Dissertação

High-Temperature Modeling of Transport Properties in Hypersonic Flows EVALUATED

Este trabalho estuda o escoamento hipersónico de plasmas em desequilíbrio que rodeia veículos espaciais em reentrada na atmosfera. O design deste género de veículos, dos escudos térmicos ou a previsão de efeitos de radio-blackout, dependem de modelos de transporte actuais, para a difusão de massa, viscosidade e condutividade térmica. Estes recursos foram implementados no código SPARK. Foram aplicados dois modelos aproximados para calcular coeficientes de transporte em gás fracamente ionizado: o modelo de Wilke/Blottner/Eucken, e o modelo de Gupta-Yos/Collision Cross-Section. Adicionalmente, foram revistos modelos para estimar os fluxos de difusão de massa, o que levou à proposta de um método com melhor consistência numérica, aplicado ao transporte de partículas carregadas. A implementação computacional fez uso do padrão Estratégia de programação orientada por objectos. A validação do método foi conseguida através da comparação directa dos coeficientes de transporte obtidos com modelos exactos. O código concebido foi aplicado com sucesso à simulação CFD do veículo RAM-C II, na qual ambos os modelos de transporte mostraram uma excelente correlação com os valores de densidade electrónica experimentais. Concluiu-se que ambos os modelos são igualmente apropriados para o caso de estudo, embora o modelo Gupta-Yos seja mais preciso quando os níveís de ionização são maiores, o que típicamente acontece para maiores velocidades de entrada.
Reentrada, CFD Hipersónico, Transporte, Diffusão Ambipolar, RAM-C II

Novembro 19, 2015, 15:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Mário António Prazeres Lino da Silva

Departamento de Física (DF)

Colaborador Não Remunerado Docente

ORIENTADOR

Bruno Eduardo Lopez

Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN)