Browsing by Author "Pereira, Rita Peixoto"
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- Termodinâmica da Detonação Instável no Motor de Detonação RotativaPublication . Pereira, Rita Peixoto; Brojo, Francisco Miguel Ribeiro ProençaNos últimos anos, a combustão por detonação tem sido revolucionária no setor aeronáutico e aerospacial com elevado interesse na sua aplicação no motor de detonação rotativa (RDE – Rotating Detonation Engine) que realiza o processo de combustão de forma contínua, proporcionando reduções no consumo específico de combustível e ganhos significativos de eficiência comparativamente a motores de foguetes e turbinas de gás. A simplicidade mecânica do RDE requer apenas uma sequência de ignição para iniciar a onda de detonação que se propaga a velocidades supersónicas numa onda de choque de compressão autossustentada pelo calor libertado na combustão. Esta dissertação apresenta uma análise termodinâmica da propagação de ondas de combustão, através da teoria da dinâmica de gases que, juntamente com o critério de Chapman e Jouguet (CJ), permitem determinar a velocidade apropriada da detonação para uma mistura explosiva. O modelo de Zeldovich-von Neumann-Döring é enunciado para justificar a teoria CJ incompleta. De facto, este modelo envolve a estrutura da detonação e considera as detonações patológicas de von Neumann e as detonações não ideais. Todos os processos reais envolvem viscosidade e as detonações são intrinsecamente instáveis tridimensionais e transientes. Neste sentido, com o intuito de se analisar o impacto dos efeitos viscosos no desempenho do RDE e na estrutura da detonação, esta tese apresenta duas simulações numéricas tridimensionais do fenómeno de detonação no RDE desenvolvidas por Peter A. T. Cocks et al: uma simulação de Euler e uma simulação do modelo de turbulência, considerando a mistura de ar/hidrogénio totalmente pré-misturada em condições estequiométricas. A estrutura da detonação, as velocidades de detonação previstas e o impulso específico foram analisados, verificandose que a viscosidade num RDE provoca perdas de desempenho, sendo que o impulso específico é superior na simulação de Euler. O desempenho do RDE é degradado pela presença das irreversibilidades que devem ser consideradas no seu projeto, tendo em vista a produção da tração necessária e estabilidade da detonação em escoamento de fluido real. A minimização das perdas num RDE é um dos grandes desafios que esta tecnologia promissora acarreta, pelo que a compreensão da termodinâmica e dinâmica de gases na propagação da detonação é fundamental para o projeto do RDE.