Análise térmica de materiais ablativos do setor aeroespacial

• Autor(a) principal: Barbosa, Fernanda Fróis Alves
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/267605
• topic: Engenharia química; Análise térmica; Revestimento de proteção; Indústria aeroespacial; Ablative materials; Thermal shield; ANSYS workbench; Ablative tests; Thermal analysis

Devido à complexidade do processo de ablação, o uso de Mecânica de Fluidos Computacional (CFD), tem aparecido como uma ferramenta de grande potencial para projeto e seleção de materiais neste tipo de aplicações. No entanto, os dados existentes na literatura sobre o uso de CFD em processos ablativos ainda não permitem um panorama claro sobre vários aspectos, principalmente no que diz respeito à descrição detalhada de modelos e metodologias numéricas utilizadas e ao uso deste tipo de ferramenta na comparação de desempenho de materiais para uso em ablação. No presente trabalho, que constitui um primeiro passo do autor no desenvolvimento de uma estratégia de CFD para este tipo de aplicação, foi utilizado um modelo simplificado do processo, no qual não foi incluído o fenômeno de perda de massa do material ablativo ao longo do processo, contemplando-se somente os efeitos térmicos decorrentes do fluxo de calor. O modelo foi implementado no ANSYS Workbench e aplicado à comparação entre 4 materiais, sendo 3 já usados como ablativos (2 tipos de compósitos de resina fenólica com fibra de carbono fenólica – FCFR - e um compósito de resina fenólica com fibra de vidro) e 1 escolhido a partir de dados da literatura (poli(cloreto de vinila - PVC). Os testes realizados permitiram observar o efeito da diferença de propriedades entre os materiais, sendo que o FCFR com k=0,8 W/m²K foi o material com melhor desempenho em todos os testes, com valores mínimos de temperatura e fluxo de 27°C e 0,12355 W/m². Os resultados também indicam que vale a pena aprofundar o estudo relativo ao uso de PVC como ablativo, sendo que neste caso uma análise mais completa, com a incorporação da perda de massa no modelo, se faz fundamental, devido à baixa temperatura de ignição deste material