Modelagem e simulação numérica da combustão metano/oxigênio em um ignitor do tipo tocha

Abstract

A propulsão híbrida vem ganhando cada vez mais notoriedade como uma alternativa em diversos projetos de aeroespacial, devido a suas vantagens de custo e complexidade diante de outros modelos propulsivos. Devido a isso, o Chemical Propulsion Laboratory, CPL, da Universidade de Brasília, vêm conduzindo pesquisas dentro dessa área e já vem aplicando essa tecnologia em projetos atuais, como a plataforma SARA, um satélite de reentrada atmosférica, que possui o objetivo de realizar experimentos em ambiente de microgravidade. O desenvolvimento de um motor desse tipo, com a função de iniciar a reentrada desta plataforma, trouxe consigo vários desafios e inovações, dentre eles, o desenvolvimento de um sistema de ignição que fosse viável e eficiente não só para esse projeto, mas também para outros motores do laboratório. O ignitor em questão é do tipo tocha e faz o uso de metano e oxigênio, como combustível e oxidante. No seu projeto, é de extrema importância a caracterização da sua chama para validar sua eficácia. Esse estudo será através de Computational Fluid Dynamics, CFD, uma ferramenta de extrema importância hoje na indústria, devido a sua facilidade e baixo custo em relação a experimentos reais. O trabalho a seguir, além de realizar um apanhado teórico acerca dessa combustão, realizará diversas simulações com intuito de comparar e validar mecanismos de reações, estudar o atraso de ignição e por fim, comparar o desempenho do ignitor com duas configurações de injetor.