[pt] Nesta dissertação apresentam-se os resultados de um
estudo
numérico da interação entre uma onda de detonação oblíqua
forte estabilizada pela rampa de um diedro e o leque
expansão gerado pela deflexão da superfície do diedro.
Neste estudo foi utilizado um código numérico que resolve
as
equações que governam o escoamento de uma mistura reativa
de hidrogênio e ar. Estas equações são discretizadas por
um
procedimento do tipo volumes finitos centrado na célula
de
cálculo, segundo um esquema que leva em conta
as velocidades características do escoamento. A presença
de ondas de choque e detonação requer o uso de
procedimentos de adaptação de malha. Neste trabalho
procedimentos de enriquecimento e empobrecimento de malha
são usados, o primeiro para melhorar a resolução das
regiões do escoamento nas quais ocorrem grandes
gradientes
das propriedades, enquanto o segundo para retirar pontos
da
malha em locais onde os gradientes são pequenos.
Mostra-se que este procedimento de empobrecimento,
desenvolvido neste trabalho, resulta em ganhos no tempo
de processamento. Na determinação dos parâmetros que
levem a
obter ondas do tipo Chapman-Jouguet como resultado da
interação, inicialmente é realizada uma análise
quase uni-dimensional baseada nos diagramas das polares
de
detonação e nos diagramas do tempo de indução da mistura
reativa. Em seguida, os resultados das simulações
numéricas
mostram que a obtenção de uma detonação do tipo Chapman-
Jouguet é possível para valores intermediários
do ângulo diedro, dentro da faixa das detonações
estáveis.
Quando o ângulo do diedro é próximo ao ângulo máximo
permitido para detonações estáveis obteve-se o
desacoplamento da onda de detonação, com a subsequente
extinção do processo de combustão. / [en] The resulting structure generated by the interaction
between the leading oblique detonation wave stabilized by a
ramp and the expansion fan generated by a sudden deflection
of the wedge surface is studied numerically.
Simulations are carried out using a computer code that
solves balance equations using an upwind cell-centred
finite volume method on unstructured triangular meshes.
The presence of shock waves and detonation waves on the
flowfield requires the use of adaptive mesh techniques. The
present work uses refinement and coarsening processes of
the computational mesh. The former process improves the
resolution in regions where the gradients of flowfield
properties are high, while the latter one coarses the mesh
in regions where the solution varies smoothly. It is
demonstrated that the coarsening process that was
implemented in this work leads to a reduction of
computational time. In order to obtain parameters that lead
to Chapman-Jouguet detonations as the result of the
interaction, a quasi-one dimensional analysis of the
combustion process is presented in terms of shock and
detonation wave polars and of the induction time of the
chemical kinetic mechan ism. Computations show that a
Chapman-Jouguet oblique detonation wave may be obtained
for intermediate wedge angles within the range of stable
detonations. For wedge angles near to the maximum angle
that supports stable detonations, decoupling of the oblique
detonation wave is obtained which eventually leads
to the extinction of the combustion process.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:4618 |
| Date | 09 March 2004 |
| Creators | MIGUEL ANGEL TUPA WALTER |
| Contributors | LUIS FERNANDO FIGUEIRA DA SILVA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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