Dissertação

CALCULATION AND OPTIMIZATION OF AERODYNAMIC COEFFICIENTS FOR LAUNCHERS AND RE-ENTRY VEHICLES EVALUATED

Este trabalho desenvolve um procedimento para o cálculo dos coeficientes aerodinâmicos para a condição de vôo hipersônico. Os coeficientes são obtidos analiticamente, com base na teoria do escoamento hipersônico de Newton, e numericamente através das equações de Navier-Stokes. Ao longo dos capítulos, o processo para obter a solução analítica e os seus resultados são apresentados e comentados. Várias formas são analisadas e foi desenvolvido um código-fonte aberto para a avaliação dos coeficientes. O código é executado no ambiente FreeFem++ [key-31], um software open source que permite também a solução de Equações Diferenciais Parciais (PDE), pelo método dos elementos finitos. Devido a esta capacidade, o fluxo hipersônico é mesmo simulado resolver numericamente as equações de Euler. Estes equações são adotados para razões computacionais: na verdade, eles permitem uma relativamente rápida simulação do fluxo, mas geralmente não são válidos para o fluxo hipersônico. As vantagens e as desvantagens dos dois métodos, analítico e numérico, também são analisados. As expressões analíticas dos coeficientes aerodinâmicos permite a implementação de um algoritmo de otimização, com base na solução de um problema restrito. A solução analítica deste problema, obtida com o software Mathematica, obtém as melhores configurações geométricas da forma hipersônico, a fim de atingir um valor mínimo de resistência aerodinâmica, em caso de análise de um lançador, ou um valor mínimo do coeficiente balístico, em caso de estudo de um veículo de reentrada.
Regime de vôo hipersónico, coeficientes aerodinâmicos, cálculo analítico, otimização de forma

Junho 27, 2014, 14:0

Publicação

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Orientação

ORIENTADOR

Paulo Jorge Soares Gil

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar