Dissertação

Multidisplinary Design Optimization of a Hybrid Rocket EVALUATED

Esta tese de mestrado propoe um modelo teórico conceitual para o desenvolvimento de um foguete de propulsao híbrida movido a óxido nitroso e parafina. Na área da propulsão, o tanque do oxidante, injetor, câmara de combustão e bocal são modelados separadamente. Adicionalmente, é feito um modelo para a transmissão de calor no tanque. Para o estudo do dimensionamento, dados experimentais são usados para desenvolver modelos empíricos para estimar a massa e comprimento de componentes do foguete que combinados a modelos teóricos permitem estimar as dimensões necessárias do veículo. Um estudo da trajetória e estabilidade do foguete são incluídos na disciplina de aerodinâmica. O modelo é validado com dados experimentais de foguetes híbridos. Uma otimização multidisciplinar é conduzida com o objetivo de minimizar a massa total do veículo e de maximizar o seu impulso específico. As variáveis de desenho selecionadas são o volume do tanque, área efetiva de injeção, comprimento do grão de combustível, diâmetro inicial do orifício do combustível, diâmetro da garganta e razão de áreas do bocal, comprimento da câmara de combustão, raio do tanque de oxidante, dimensões das aletas e massas adicionais para estabilização. Uma série de constrangimentos é imposta para assegurar a coerência física do modelo e impor a altitude pretendida. A otimização é ainda multiobjetivo de forma a combinar os benefícios da diminuição da massa e aumento do impulso específico. O estudo dos resultados é feito utilizando a fronteira de Pareto que facilita a visualização gráfica e seleção dos resultados.
Foguete Híbrido, Propulsão Híbrida, Otimização Multidisciplinar, Otimização Multiobjetivo

Novembro 12, 2019, 16:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

Afzal Suleman

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático