Dissertação

Gas-Surface Interaction Models in Hypersonic Flows EVALUATED

Esta tese consiste na introdução do fenómeno de catalicidade no SPARK. O SPARK é um código de aerotermodinâmica que resolve numericamente as equações de Navier-Stokes reactivas. Ele é usado para simular o escoamento de reentrada atmosférica de naves espaciais. O SPARK foi desenvolvido e é mantido pelo IPFN. Até então o SPARK negligenciava reacções heterogéneas (reacções fluido/parede) através das quais 2 átomos, mediados pela superfície, recombinam, libertando energia para o veículo, apesar desta função estar disponível em grande parte de códigos semelhantes. A catalicidade tem um efeito na composição química do escoamento, e um forte impacto no fluxo de calor para a nave. Foi introduzido um modelo de catalicidade que modela o fenómeno de forma macroscópica. Neste modelo a recombinação na parede de espécies químicas dissociadas é caracterizado por um único parâmetro que é constante ou que dependente da temperatura (da parede). Para tal foi necessário modificar as equações de balanço de massa e energia na fronteira entre o escoamento e a parede. Os resultados de várias simulações foram comparados com outros códigos numéricos e dados experimentais. Para além disso, iniciou-se a implementação de um modelo mais avançado, denominado FRSC, que permite prever fenómenos de ablação e pirólise. Foi elaborada a formulação inicial que descreve com grande detalhe reacções químicas heterogéneas no caso de não haver escoamento. Esta formulação serve de base para a implementação final num escoamento governado pelas equações de Navier-Stokes reactivas.
TPS, catalicidade, SPARK, escoamento hipersónico, aerotermodinâmica

Dezembro 7, 2015, 14:0

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)