Simulação de escoamentos aerodinâmicos reativos em desequilíbrio químico com ondas de choque

• Main Author: Marco Antonio de Miranda Carvalho
• Other Authors: João Luiz Filgueiras de Azevedo
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Tecnológico de Aeronáutica 1992
• Subjects: Escoamento não-viscoso; Ondas de choque; Aerodinâmica; Física
• Online Access: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1779

Este trabalho trata do modelamento e simulação de escoamentos que apresentam elevados gradientes de propriedades, tais como ondas de choque e superfícies de contato, em que o fluído é considerado uma mistura reativa de gases perfeitos. Serão estudados diversos problemas representativos desta classe de escoamentos, para comparação com resultados disponíveis na literatura especializada. O presente estudo considerará a solução numérica das equações de Euler acopladas a um modelo de cinética química. A parte do equacionamento correspondente aos termos convectivos será discretizada por diferenças finitas utilizando para integração o algorítmo TVD explícito de Harten. Os termos de variação de concentração de espécies, devido às reaçõesquímicas, serão integrados no tempo por um esquema multipasso explícito, de passo ajustável, do tipo Adams-Bashforth. A fim de se conseguir maior robustez no processo numérico são utilizadas médias de Roe, aplicadas às soluções de Riemann para o cálculo de propriedades médias, assim como operadores de ordem de precisão espacial reduzida para o cálculo de pontos adjacentes às fronteiras. As condições de contorno são implementadas usando-se, quando possível, o conceito de relações características unidimensionais, inclusive para paredes. Os resultados obtidos demostram a potencialidade do método numérico para aplicações em escoamentos com grandes gradientes de propriedades. A robustez do esquema unidimensional é preservada no esquema bidimensional com uma diminuição aceitável do número de CFL. A introdução do integrador químico no esquema numérico aumentou significativamente o tempo de processamento por ponto da malha por iteração, contudo as propriedades relevantes ao processo de combustão são calculadas e se mostram comparáveis com os resultados da bibliografia especializada.