Dissertação
{en_GB=Numerical Study on the unsteady functioning of a Solid-Fuel Scramjet} {} EVALUATED
{pt=Um scramjet é um tipo de motor a jato sem peças móveis. Em velocidade de voo ideal, a compressão do ar e o aumento de temperatura são conseguidos por ondas de choque na entrada. Um scramjet de combustível sólido é um tipo de motor scramjet cujo combustível está completamente no estado sólido, o que oferece muitas vantagens sobre os típicos motores de combustível líquido. Isto foi demonstrado pelo recente aumento no número de artigos científicos publicados sobre o assunto. No entanto, devido às dificuldades de engenharia associadas à combustão num motor scramjet, ainda mais, neste caso, com uma geometria que se está constantemente a alterar, o conceito está ainda num estágio inicial de desenvolvimento. Anteriormente, alguns artigos foram publicados sobre o funcionamento transiente do motor. No entanto, estes são escassos e carecem de alguns pontos importantes de análise. O presente estudo corrige algumas falhas nestes artigos. Para isso, primeiro é formulado um modelo CFD capaz de simular as condições físicas que ocorrem numa câmara de combustão supersónica. Em seguida, a solução obtida com o modelo numérico em vários instantes durante o funcionamento é validada com medições experimentais demonstrando a quasi-estacionariedade do escoamento. A análise trata a evolução do escoamento e de parâmetros importantes do motor, como a propulsão, a taxa de regressão do combustível e várias eficiências. Essa evolução é explicada pela dinâmica do fluido dentro da câmara de combustão. Os resultados obtidos são um ponto importante a considerar em estudos futuros., en=A scramjet is a type of jet engine with no moving parts. At the intended flight speed of operation, the air compression and temperature rise are achieved by shock waves at the inlet. A solid-fuel scramjet is a type of scramjet engine whose fuel is completely in the solid state, which offers many advantages over the typical liquid-fueled engines. This has been shown by the recent increase in the number of works on the subject appearing in the literature. Nevertheless, due to the engineering difficulties associated with the combustion in a scramjet engine coupled with a continuously varying geometry, the concept is still at an early stage of development and requires further research. Previously, some studies have been published on the unsteady functioning of the engine. Nevertheless, these are scarce and lack some important points of analysis. The present study expands on these works by solving some of their flaws. To do so, first a CFD model capable of simulating the conditions that arise in a supersonic combustor is formulated. Afterwards, the solution obtained with the numerical model at various instants during functioning is validated with the experimental measurements demonstrating the quasi-steadiness of the flow. The ensuing discussion delves into the evolution of the flow field and key combustor parameters, including thrust, fuel regression rate, and various efficiencies. Their behaviors are correlated with the underlying flow dynamics within the combustor. The results obtained are an important point of consideration in future studies.}
janeiro 24, 2024, 14:0
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Catedrático
ORIENTADOR
José Manuel Da Silva Chaves Ribeiro Pereira
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar