Estudo numérico do fluxo em torno da cápsula SARA em caso de reentrada em condições fora do projeto

Abstract

Objetos em órbita terrestre necessitam de um estudo de qual será a trajetória realizada quando em reentrada atmosférica, caso haja a necessidade de realizar a mesma. É de suma importância determinarmos de antemão o caminho que o objeto trilhará e que esses dados estejam no escopo do projeto, dessa forma se for preciso realizar a reentrada saberse-á onde o corpo aterrissará. O CFD (fluido computacional dinâmico) é uma ferramenta bastante eficaz nestes casos, pois ele fornece uma boa precisão de dados. Fazendo uso de simulações numéricas é possível obter as forças atuantes no corpo bem como as propriedades do mesmo. Um fator que é preciso levar em consideração quando em reentrada é a dissociação e ionização dos gases que ocorre em altitudes. Este trabalho define um método para determinar a trajetória realizada por um corpo em reentrada levando em conta os processos químicos citados, o corpo escolhido para aplicar o estudo foi a plataforma de reentrada SARA. Para tanto foi estudado e analisado o escoamento do fluido ao redor da cápsula em altitudes estratégicas. Foram consideradas 3 situações: a cápsula, a cápsula com o bocal e a cápsula com bocal e o skirt. Devido às condições ambientes de projeto foi necessária uma adaptação dos coeficientes termodinâmicas do fluido, uma vez que em altas altitudes e temperaturas as variações dos mesmos tornam-se significativas, estas adaptações foram feitas através de polinômios que descrevem estes coeficientes. De posse desses dados e usando ferramentas computacionais foi possível simular o escoamento ao redor do corpo.