Estudo de diferentes modelos de viscosidade em escoamento hipersônico

Bruno Rafael Del Rio Vieira; Gylles Ricardo Ströher

doi:10.20906/CPS/SICITE2015-0270

Resumo

O estudo da mecânica dos fluidos está associado a construção e desenvolvimento de sistemas modernos e sofisticados, afim de estimar o comportamento dos fluidos no meio em que se encontra, utilizando computadores e programas de simulação. Uma das áreas cujo contato é constante com o estudo de veículos em regime hipersônico é a Dinâmica de Fluidos Computacional (DFC) na qual facilita de grande cunho as simulações por não envolverem testes grandes e caros para a sua realização. Neste regime em particular deve-se levar em consideração o fenômeno de compressibilidade e a variação da viscosidade do fluido. No presente trabalho, por meio de uma abordagem numérica, avaliou-se influência de três modelos para o cálculo da viscosidade: viscosidade constante, variação da viscosidade em função da temperatura usando-se o modelo da teoria cinética dos gases e o modelo de Sutherland. Os resultados obtidos foram para o escoamento bidimensional ao redor de cilindro de raio 0,61468 mm, temperatura de parede constante igual 210 K, temperatura do ar de 40 K, pressão do ar 85 Pa, velocidade de 726,2 m/s, Mach 5,73, valor de entalpia de 303948,9 J/kg e Reynolds igual a 2050. Pode-se verificar, nas condições exploradas, que os três modelos apresentaram bons resultados, entretanto, o modelo de Sutherland foi o que representou maior fidelidade junto aos dados experimentais do perfil de coeficiente de pressão.

Palavras-chave: dinâmica dos fluidos computacional; modelos de viscosidades absolutas; regime hipersônico