Dissertação
Numerical Simulations of the QARMAN Thermal Protection System in High Enthalpy Flows EVALUATED
Durante a reentrada, os veículos espaciais voam a velocidades hipersónicas e passam por um ambiente muito severo, devido ao aquecimento aerodinâmico extremo e às reações químicas exotérmicas, que ocorrem por efeito de interações gás/superfície. Esses fenómenos são estudados na área da Aerotermodinâmica. É necessário um escudo térmico para proteger os veículos espaciais desses fluxos de calor. Neste trabalho são apresentados diferentes tipos de Sistemas de Proteção Térmico (SPT) utilizados na indústria espacial, nomeadamente os SPT ablativos e porosos, nos quais ocorrem reações importantes denominadas reações de pirólise que favorecem o arrefecimento do material. No presente trabalho foi estudada a resposta do material do SPT do satélite QARMAN, nomeadamente o P50 (um fenólico de cortiça produzido pela empresa AMORIM). É apresentado um modelo matemático para prever a recessão do material e a evolução das propriedades termodinâmicas (no tempo e no espaço) dentro do material. As condições de fronteira necessárias também são discutidas. Em seguida, é realizado um estudo numérico usando o software PATO (Porous-material Analysis Toolbox based on OpenFOAM) para simular o transiente do aquecimento do SPT do QARMAN. Os resultados obtidos foram validados com resultados experimentais obtidos no Plasmatron (um túnel de vento de plasma do VKI – von Karman Institute for Fluid Dynamics).
janeiro 6, 2021, 10:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Filipe Szolnoky Ramos Pinto Cunha
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar