Computational analysis of gap effects on the surface of reentry space vehicle

• Ano de defesa: 2010
• Autor(a) principal: Luis Thiago Lucci Correa Paolicchi
• Orientador(a): Wilson Fernando Nogueira dos Santos
• Banca de defesa: Fernando Fachini Filho, Helcio Francisco Villa Nova
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Propulsão e Combustão
• País: BR
• Resumo em Inglês: A computational investigation was performed with the purpose to examine the impact of gaps on the flowfield structure and aerodynamic properties on the surface of reentry space vehicles, under conditions of rarefied hypersonic flow. The calculations were performed with a robust computer code that takes into account for the effects of thermodynamic non-equilibrium. A detailed description of the impact on the flowfield properties - velocity, density, pressure and temperature - as well as on the aerodynamic surface quantities - number flux, heat transfer, pressure and skin friction - is presented at the vicinity of the gaps due to variations in the length-to-depth \textit(L/H)} ratio. For the conditions investigated in the present account, the analysis showed that the recirculation region inside the gaps for transition flow regime differs from that for the continuum flow regime, where the number of vortices inside the gap is not a function of the \textit{H/L} ratio. In contrast, for the aerodynamic surface quantities acting on the gap surface, it was found that the pressure and heat loads presented the maximum values along the gaps downstream faces, more precisely at the shoulder of the gaps. In addition, these loads are much larger than those attained in a smooth surface.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/01.31.17.46

Uma investigação computacional foi realizada com o objetivo de examinar o impacto de descontinuidades na estrutura do escoamento e propriedades aerodinâmicas na superfície de veículos espaciais na reentrada, em condições de escoamento hipersônico rarefeito. Os cálculos foram realizados com um código computacional robusto que leva em conta os efeitos de não equilíbrio termodinâmico. Uma descrição detalhada do impacto sobre a estrutura do escoamento - velocidade, massa específica, pressão e temperatura -, bem como sobre as propriedades aerodinâmicas fluxo molecular, transferência de calor, pressão e atrito - é apresentado na proximidade dos filetes devido a variações na razão do comprimento pela profundidade \textit{(L/H)}. Para as condições investigadas no presente trabalho, a análise mostrou que a região de recirculação no interior do filete para o regime de transição difere daquele para o regime do contínuo, onde o número de vórtices dentro do filete não é uma função da relação \textit{(H/L)} . Em contraste, para as propriedades aerodinâmicas que atuam sobre a superfície do filete, verificou-se que as cargas de pressão e calor apresentaram os valores máximos ao longo das faces a jusante do filete, mais precisamente no ombro dos filetes. Além disso, essas cargas são muito maiores do que aqueles obtidas em uma superfície lisa livre de descontinuidade.