ANÁLISE AERODINÂMICA DE FOGUETE COM DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES DE SUSTENTAÇÃO E DE ARRASTO PARA VALIDAÇÃO DE SIMULAÇÃO CFD

Publicado em 22/03/2021 - ISBN: 978-65-5941-128-3

Título do Trabalho
ANÁLISE AERODINÂMICA DE FOGUETE COM DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES DE SUSTENTAÇÃO E DE ARRASTO PARA VALIDAÇÃO DE SIMULAÇÃO CFD
Autores
  • Vinícius de Melo Monteiro
  • Carolina Nascimento da Silva
  • Igor de Freitas Novis
  • Jonas Degrave
  • Alexandre Landesmann
  • Otto Corrêa Rotunno Filho
Modalidade
Resumo apresentação oral curta
Área temática
Centro de Tecnologia (CT)/Engenharia Aeroespacial
Data de Publicação
22/03/2021
País da Publicação
Brasil
Idioma da Publicação
Português
Página do Trabalho
https://www.even3.com.br/anais/jgmictac/320001-analise-aerodinamica-de-foguete-com-determinacao-dos-coeficientes-de-sustentacao-e-de-arrasto-para-validacao-de-s
ISBN
978-65-5941-128-3
Palavras-Chave
Aerodinâmica, Foguete, CFD
Resumo
Nos anos de 2019 e 2020, a equipe de pesquisas aeroespaciais da UFRJ, Minerva Rockets, trabalhou em um projeto de foguete de sondagem de regime subsônico, projetado para alcançar uma altura máxima de 3000m e velocidade máxima de 0.9 Mach. A aerodinâmica é parte fundamental do projeto, através dela é possível a análise da interação fluido e estrutura durante o voo do veículo, em especial, a força de arrasto e a força de sustentação sobre cada componente externa do veículo. O conhecimento prévio das cargas aerodinâmicas é essencial para a preservação estrutural e garantia de boa performance de um projeto. Uma vez que essas forças são capazes de causar danos estruturais severos, impedir que o veículo atinja a altura desejada ou pior, trazer sérios riscos para as pessoas envolvidas na operação. Essas análises podem ser realizadas de diferentes maneiras, de acordo com os recursos e conhecimentos disponíveis, podendo ser utilizados de programas numéricos até resultados experimentais em túnel de vento. No entanto, uma ferramenta tem se tornado cada vez mais utilizada em projetos aeroespaciais, o CFD (computacional fluid dynamics, em português, fluidodinâmica computacional) devido a sua grande variedade de aplicações, baixo custo e resultados bem congruentes com os experimentais. No presente trabalho, procura-se a validação das simulações CFD feitas no software Ansys para o projeto Aurora através da comparação com outros programas de análise balística que nos oferecem dados confiáveis sobre os coeficientes de sustentação e arrasto podendo então partir para uma melhor arguição das forças aerodinâmicas através dos campos de pressão e velocidade obtidos através dos solvers no setup da simulação. A análise CFD é feita a partir de algumas fases, na primeira, chamada de pré processamento seleciona-se e trata-se a geometria do foguete e então se constrói o domínio fluido e a malha gerada. A malha é a do tipo triangular não estruturada que é adaptativa em relação a superfície de interesse de forma a proporcionar maior precisão das variáveis de interesse. Na segunda fase, implementa-se o setup que carrega as condições de contorno consideradas e os modelos que serão utilizados. Na metodologia computacional recorre-se a modelos amplamente usados na literatura, para resolução dos campos de interesse usa-se as equações de Navier-Stokes e para turbulência foi escolhido o modelo RANS SST que combina os modelos k-omega e k-epsilon . As condições de contorno utilizadas foram a de velocidade média na entrada do domínio que é cerca de 0.55 Mach e as paredes sem escorregamento. Na terceira fase, executa-se a inicialização das condições e a solução numérica. Na quarta fase, chamada também de pós-processamento, averigua-se através de gráficos e outras representações os resultados obtidos na etapa anterior que comparados com os de programas como OpenRockets auxiliam na validação finalizando a simulação. Jubaraj Sahu , " CFD Simulations of a Finned Projectile with Microflaps for Flow Control ", International Journal of Aerospace Engineering , vol. 2017 , Artigo ID 4012731 , 15 páginas , 2017 . https://doi.org/10.1155/2017/4012731 Tank J., Smith L. and Spedding G. R., On the possibility (or lack thereof) of agreement between experiment and computation of flows over wings at moderate Reynolds number, Interface Focus, 7:20160076, 2017. https://doi.org/10.1098/rsfs.2016.0076 SILVA JR., L.J. e COSTA, F.P. Análise numérica de escoamento sobre perfil de asa: estudo de modelo NACA 64A004.291. Revista Brasileira de Física Tecnológica Aplicada, Ponta Grossa, v. 3, n. 2, p. 1-18, nov./dez. 2016.
Título do Evento
XLII Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural (JICTAC 2020 - Edição Especial) - Evento UFRJ
Título dos Anais do Evento
Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural
Nome da Editora
Even3
Meio de Divulgação
Meio Digital

Como citar

MONTEIRO, Vinícius de Melo et al.. ANÁLISE AERODINÂMICA DE FOGUETE COM DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES DE SUSTENTAÇÃO E DE ARRASTO PARA VALIDAÇÃO DE SIMULAÇÃO CFD.. In: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural. Anais...Rio de Janeiro(RJ) UFRJ, 2021. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/jgmictac/320001-ANALISE-AERODINAMICA-DE-FOGUETE-COM-DETERMINACAO-DOS-COEFICIENTES-DE-SUSTENTACAO-E-DE-ARRASTO-PARA-VALIDACAO-DE-S. Acesso em: 15/02/2025

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