Dissertação
On the design and optimization of rocket nozzles based on the method of characteristics EVALUATED
A otimização do contorno aplicado a tubeiras de foguetões tem sido bem documentada desde os anos 50, crescendo em importância com o desenvolvimento do estudo da mecânica de fluidos computacional (MFC). No entanto, com o avanço tecnológico veio o aumento das exigências computacionais, que ainda não estão disponíveis. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um método de baixa fidelidade capaz de otimizar tubeiras numa fase preliminar do desenvolvimento de um foguetão. Neste sentido, o Método das Características (MdC) bidimensional é implementado como a base para o desenvolvimento de um algoritmo de simulação de fluxo. A partir da automatização do desenho de várias geometrias de tubeira alcançado através da técnica de parametrização Free Form Deformation, é estabelecido um processo de otimização para maximizar o desempenho da tubeira. De modo a verificar a fiabilidade do método desenvolvido, é executado um processo de otimização semelhante, utilizando as equações de Euler existentes no programa de código aberto SU2, as quais são de uma fidelidade mais elevada do que o MdC. Para tal otimização é gerado um "modelo substituto" baseado nas simulações de Euler de forma a não só suprir alguns limitações do código SU2 para tubeiras, mas também reduzir o tempo computacional. É alcançada uma boa concordância entre os resultados dos dois métodos, havendo apenas um pequeno desalinhamento relativamente à largura ótima do contorno e ao coeficiente de impulso. Como tal o MdC provou ser uma ferramenta fiável para ser integrada na otimização preliminar da forma de tubeiras.
novembro 28, 2022, 16:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Frederico José Prata Rente Reis Afonso
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar
