Modelação numérica de escoamento MHD em veículos de reentrada na atmosfera

• Autor(a) principal: Dias, Filipe Alexandre Pinheiro
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/5874
• topic: Escoamento Magnetohidrodinâmico; Mitigação do Blackout; Modelos Numéricos; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

O blackout é um fenómeno que surge durante a reentrada, no qual o veículo se encontra impossibilitado de enviar e receber sinais de comunicação, telemetria e GPS. Tendo em conta que este problema surge durante uma das fases mais delicadas da missão, a mitigação do blackout é um fator crucial no desenvolvimento destes veículos. Até à data foram propostas diferentes técnicas que permitem mitigar ou anular os fenómenos que causam o blackout, entre as quais a imposição de um campo magnético estacionário. Nesta tese vai ser proposto um código numérico capaz de calcular o efeito do campo magnético em escoamentos hipersónicos de fluidos condutores de eletricidade (ex. plasma), procurando-se controlar a posição da onda de choque. Inicialmente, o código existente para dinâmica dos gases é validado, e a sua robustez e precisão de cálculo de ondas de choque analisada para diferentes malhas de dimensão crescente. O comportamento do código vai também ser analisado para escoamentos a diferentes números de Mach, abrangendo as gamas de velocidade supersónicas e hipersónicas. Posteriormente, as equações da magnetohidrodinâmica são acrescentadas ao código, usando a formulação para número de Reynolds magnético reduzido. Esta implementação é validada com recurso ao conhecido caso de Hartmann, onde os resultados numéricos obtidos são comparados com a solução analítica para diferentes números de Hartmann. Por fim, vai ser analisado um caso de aplicação, onde se procura medir o efeito da imposição de um dipolo magnético num escoamento hipersónico sobre o veículo de reentrada RAM-C II. Aqui pretende-se estudar o efeito da intensidade e orientação do dipolo magnético sobre o escoamento, procurando-se determinar qual é a configuração que permite o maior espetro de controlo sobre a posição da onda de choque.