Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2019 |
| Autor(a) principal: |
Lucas Vinícius de Souza |
| Orientador(a): |
Rodrigo Intini Marques |
| Banca de defesa: |
Fernando de Souza Costa,
Gilberto Marrega Sandonato |
| Tipo de documento: |
Dissertação
|
| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
|
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação do INPE em Combustão e Propulsão
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
BR
|
| Resumo em Inglês: |
The pulsed plasma propellant is a space vehicle engine that generates thrust from the ejection of plasma produced by pulsed high voltage electrical discharges on the surface of a dielectric and ablative material. It was developed and used early in space programs in the 1960s. Its analysis and refinement has since been based primarily on experimental measurements and empirical laws derived from such measurements. Among the main problems of the PPT is the low thrust and the low efficiency (~10%). The complexity of phenomena occurring in a PPT is not captured by empirical laws and electric circuit models, and there is a need for more complete analysis tools. To solve this problem, in the present work a numerical code was developed that allows the numerical analysis of the plasma flow in the PPT, as well as the analysis of the temperature distribution inside the solid propellant. The program was based on the OpenFOAM open source C ++ library, developed mainly for computational fluid dynamics simulations, but also having multiphysical capabilities. Numerical code validation was done by comparing the numerical results obtained with experimental data already available in the literature on PPTs. |
| Link de acesso: |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/05.21.21.02
|
Resumo: |
O propulsor de plasma pulsado é um motor para veículos espaciais que gera empuxo a partir da ejeção de plasma produzido por descargas elétricas pulsadas de alta tensão sobre a superfície de um material dielétrico e ablativo. Foi desenvolvido e utilizado já no começo dos programas espaciais, na década de 1960. Sua análise e aperfeiçoamento desde então foi baseada, principalmente, em medições experimentais e leis empíricas derivadas de tais medições. Entre os principais problemas do PPT pode-se apontar o baixo empuxo e a baixa eficiência (~10%). A complexidade de fenômenos ocorrendo em um PPT não é capturada por leis empíricas e modelos de circuitos elétricos, havendo necessidade de ferramentas de análise mais completas. Para sanar este problema, no presente trabalho foi desenvolvido um código numérico que permita a análise numérica do escoamento de plasma no PPT, bem como a análise da distribuição de temperatura dentro do propelente sólido. O programa foi baseado na biblioteca C++ de código aberto OpenFOAM, desenvolvida, principalmente, para simulações de dinâmica de fluidos computacional, mas tendo também capacidades multifísicas. A validação do código numérico foi feita por meio da comparação dos resultados numéricos obtidos com dados experimentais já disponíveis na literatura sobre PPTs. |
