Análise numérica da interação fluido-estrutura em motores-foguete de alto impulso específico

Abstract

A combustão de combustíveis seguida do escoamento de fluído a altas pressões e velocidades, como é o caso encontrado em sistemas de motores-foguete, geram grandes tensões sobre a parede do bocal. Este estudo preliminar tem como objetivo simular numericamente o comportamento fluidodinâmico do escoamento em três bocais com impulsos específicos de diferente ordem de grandeza e estimar o efeito deste escoamento na estrutura. A interação entre o fluido e a estrutura é estudada de forma acoplada de uma via (one-way FSI). Os motores Juno, Lambda e motor principal do ônibus espacial (SSME) foram analisados e os resultados da fluidodinâmica do escoamento comparados com dados da literatura indicando boa concordância. Resultados referentes ao comportamento da estrutura deste tipo de motor-foguete são escassos na literatura e por isso não puderam ser validados até o presente momento, porém este estudo indica um deslocamento máximo esperada durante operação em regime permanente de 0,022 mm, 0,059 mm e 27,8 mm para cada motor-foguete, respectivamente