PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Tese de Doutorado 1999

Cálculo de ablação com uma abordagem entálpica para a mudança de fase.

Autor

Rosângela Meireles Gomes Leite

Orientador

  • Orientador Edson Luiz Zaparoli

Área de Concentração

Aerodinâmica, Propulsão e Energia

Data de Defesa

1999

Número da Tese

000420848

Resumo

Neste trabalho foi analisado o problema de uma proteção térmica por ablação utilizando-se um modelo transiente unidimensional. Neste estudo o material de proteção térmica se desgasta devido à sublimação na sua superfície, consequência da absorção de calor do aquecimento aerodinâmico. Para se evitar o problema de fronteira móvel das abordagens apresentadas na literatura, adotou-se para cálculo da ablação, uma abordagem entálpica para a mudança de fase, onde se considerou um "calor específico efetivo"que leva em conta (captura) o efeito do calor latente na transição de fase. As dimensões do domínio permanecem inalteradas, pois o material à medida que sofre ablação é substituído por um material fictício, com um calor específico igual ao calor específico do material virgem e com uma condutividade térmica suficientemente grande, resultando em um alto valor de difusidade térmica, de maneira que a temperatura do material permaneça constante e igual a temperatura de sublimação. Deste modo, todo o calor incidente na superfície original é conduzido até a superfície de ablação. Para a solução do problema foi adotada a técnica de elementos finitos pela flexibilidade no modelamento de regiões complexas, pela facilidade de introdução das condições de contorno e pela estrutura adequada de programação, pois um código unidimensional de elementos finitos pode ser estendido para se resolver problemas tridimensionais de ablação.

Palavras-chave

Proteção térmica Ablação Transferência de calor por condução Entalpia Fases Método de elementos finitos Problemas de valores no contorno Engenharia aeroespacial Física Matemática