ESTUDO NUMÉRICO DA INTERAÇÃO ENTRE UM JATO SUPERSÔNICO E UMA SUPERFÍCIE PLANA

• Autor(a) principal: MARIA ANGELICA ACOSTA PEREZ
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
• Texto Completo: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=12412@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=12412@2

Neste trabalho é apresentado o estudo da interação entre um jato supersônico e uma superfície plana, com o objetivo de analisar o comportamento do campo de velocidade, pressão e temperatura do escoamento. Este estudo encontra sua motivação no processo de descamação térmica de rochas duras, a qual pode resultar da iteração entre um jato a alta pressão e temperatura e a rocha. Este processo, que pode ser útil na perfuração de rochas duras e profundas, ocorre devido ao acúmulo de tensões térmicas na rocha, o qual pode acarretar sua fratura. Este tipo de processo também envolve diversos mecanismos aerodinâmicos e termodinâmicos, que são isoladamente fenômenos abertos. No desenvolvimento deste trabalho o escoamento foi modelado pelas equações de Navier - Stokes bidimensionais para uma mistura de gases perfeitos em um sistema de coordenadas cilíndrico. O modelo considerado para descrever o transporte turbulento é o modelo de uma equação de Spalart - Allmaras, o qual envolve a solução de uma equação diferencial para a viscosidade turbulenta. Estas equações são resolvidas utilizando-se uma metodologia de volumes finitos adaptada a escoamentos compressíveis. A descrição dos escoamentos transientes obtidos necessitou de diversas modificações ao código computacional existente. Estas modificações trataram, em particular, das condições de contorno, que utilizam a noção de características, e do modelo de turbulência. A estrutura do escoamento resultante da interação entre o jato supersônico e a parede é estudada, avaliando-se a influência (i) da distância entre a saída do jato e a parede, (ii) da razão de pressões entre o jato e o ambiente. Além disso, é examinada a evolução transiente do escoamento. Os resultados obtidos são analisados com vista a obter as melhores condições aerodinâmicas para o processo de descamação térmica.