Dissertação

{en_GB=Computational Fluid Radiative Dynamics of The Galileo Jupiter Entry at 47.5km/s} {} EVALUATED

{pt=A 7 de Dezembro de 1995, a sonda Galileo iniciou uma entrada atmosférica em Júpiter a uma velocidade relativa de 47.4 km/s. Contudo, análise dos dados recolhidos em voo revela uma grande disparidade no perfil de recessão da camada protectora do veículo (TPS) face ao esperado, particularmente no shoulder da sonda. Este trabalho procura explicar as diferenças observadas, através de diversos estudos de sensibilidade realizados a 180 km de altitude. O modelo de transporte Wilke/Blottner/Eucken revela novamente ser impreciso a temperaturas acima dos 5,000 K. No caso da Galileo, isto traduz-se num choque mais fino e um pico de temperaturas superior em comparação com o modelo Gupta/Yos. A radiação proveniente de He e H2 foi estudada usando uma elevada resolução espectral, sendo responsável por um aumento de 10% dos fluxos radiativos no ponto de estagnação. Se os efeitos de aquecimento do escoamento a montante forem abrangidos, a excitação dos estados internos do H2 provoca emissão de radiação antes da sua dissociação, aumentando este valor para 209%. Este resultado destaca a importância da radiação devido a H2 na recessão da Galileo e em futuras missões a Gigantes Gasosos. A inclusão de H2 em condições de desequilíbrio térmico reduziu a radiação em 25% face aos valores de equilíbrio, contrariamente ao previsto no passado. A absorção promovida pelos produtos de ablação revela potencial para neutralizar a emissão de H2 a montante, mas torna-se fundamental a correcta modelação da temperatura da camada ablativa. Finalmente, os modelos tangent-slab e ray-tracing diferem menos de 13%., en=On December 7th, 1995, the Galileo descent probe entered Jupiter's atmosphere at a relative velocity of 47.4 km/s Data collected during flight revealed an unforeseen recession profile: while the stagnation region had been significantly oversized, the shoulder almost completely ablated. In an attempt to understand why numerical predictions diverge from the flight data, several sensitivity studies were performed at the 180 km altitude point. The inaccuracy of the Wilke/Blottner/Eucken model at temperatures above 5,000 K was again confirmed. When applied to Galileo's entry, it predicts a narrower shock with higher peak temperatures compared to the Gupta/Yos model. The effects of He and H2 line-by-line radiation were studied. Inclusion of these systems increased the radiative heating by 10% at the stagnation point, even when precursor heating is unaccounted for. Otherwise, the internal excitation of H2 due to absorption of radiation originating from the highly emitting shock layer promotes H2 emission before dissociation occurs at the shock, resulting in 209% higher radiative heat fluxes. This result emphasizes the importance of H2 radiation, not only on the recession experienced by Galileo, but also for future entries in Gas Giants. Accordingly, thermal non-equilibrium resulted in 25% lower radiative heating when compared to an equilibrium solution, contrary to previous investigations that neglected H2. Ablation product absorption was shown to counteract precursor heating of H2, but the ablation layer temperature must be accurately predicted using a material-response code coupled to the flowfield. Finally, the tangent-slab and ray-tracing models agreed to within 13%.}
{pt=Hipersónico, Galileo, Não-Equilíbrio, Radiação, Aerotermodinâmica, en=Hypersonics, Galileo, Non-Equilibrium, Radiation, Aerothermodynamics}

Maio 15, 2019, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Mário António Prazeres Lino da Silva

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar Convidado