Dissertação

CFD Simulations of Superorbital Reentry for a Phobos Sample Return Capsule EVALUATED

A reentrada de uma cápsula espacial (de geometria semelhante à cápsula Hayabusa) é simulada para uma missão de recolha de amostras de Phobos (Phobos Sample Return), lua de Marte. A velocidade inicial de reentrada é de 11.6 km/s e a simulação é realizada utilizando o código SPARK, desenvolvido e mantido no IPFN. Os fluxos de calor na superfície da cápsula são calculados para vários pontos de trajectória centrados no pico de calor convectivo, pois o cálculo dos fluxos de calor totais é determinante para o design de um sistema de protecção térmica apropriado. Os processos de geração e de convergência de uma malha computacional são apresentados. Dois modelos para o cálculo de coeficientes de transporte são considerados, o modelo Wilke e o modelo Gupta-Yos, e os resultados obtidos comparados. Para uma análise mais profunda, os resultados são também comparados com simulações previamente realizadas utilizando o mesmo software, mas considerando a cápsula RAM-C II e uma reentrada com velocidade de 7.65 km/s. Os resultados obtidos para os dois modelos são mais semelhantes para uma velocidade de reentrada menor. Uma simulação é realizada aplicando o modelo de duas temperaturas de Park para avaliar o grau de desequilíbrio térmico do fluído. Duas trajectórias são consideradas para a descida da cápsula no âmbito do projecto DIVER. O fluxo de calor convectivo no ponto de estagnação é avaliado para seis pontos de cada trajectória e posteriormente comparado com a relação semi-empírica de Sutton-Graves.
Reentrada, Hipersónico, Aerotermodinâmica, Fluxos de Calor Convectivos

Novembro 22, 2017, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Paulo Jorge Soares Gil

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Maria Luís Grácio Bilro Castela

Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN)

ORIENTADOR

Mário António Prazeres Lino da Silva

Departamento de Física (DF)

Prof Auxiliar Convidado