Simulação de escoamento em um motor de foguete híbrido com domínio variável

Abstract

Este trabalho investiga a dinâmica da combustão em um motor de foguete híbrido por meio de uma simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD), utilizando um domínio variável para modelar a regressão do grão de combustível sólido. O objetivo principal é simular as características do escoamento dentro da câmara de combustão e tubeira do motor híbrido SARA, com foco na aplicação de uma malha dinâmica para contabilizar o consumo de combustível ao longo do tempo. A metodologia inclui o uso de ferramentas CFD para simular o comportamento transiente do processo de combustão, incluindo a distribuição de pressão e temperatura, bem como a regressão do combustível. A simulação é implementada no software Ansys Fluent, com atenção especial à qualidade da malha e à resolução transiente. Os resultados revelam a regressão progressiva do grão de combustível e seu impacto nas propriedades internas de escoamento do motor. As distribuições de temperatura e pressão ao longo do tempo fornecem informações valiosas sobre os limites operacionais do motor, permitindo a determinação da duração segura de combustão. Esses achados oferecem uma contribuição valiosa para o projeto SARA em andamento, pois orientarão futuros testes de bancada e o desenvolvimento de métricas de segurança para garantir a integridade estrutural do motor. Além disso, o estudo serve como base para futuras pesquisas em sistemas de propulsão híbrida, avançando na compreensão das aplicações de malha dinâmica em simulações de combustão.