Projeto preliminar de um tubo de Ludwieg como um aparato experimental para um laboratório de escoamentos compressíveis na UFSM
Resumen
Túneis de vento pulsados são ferramentas utilizadas para reproduzir as condições necessárias
para efetuar pesquisa e desenvolvimento que dependam de escoamentos com alto
número de Mach. A replicação destas condições do escomento é crucial para o processo
de validação de novas tecnologias aeroespaciais e a compreeensão de fenômenos complexos
do escoamento. Um tubo de Ludwieg é um aparato experimental utilizado para
replicar o ambiente encontrado em voos supersônicos e hipersônicos capaz de gerar
uma ampla gama de escoamentos variando o número de Mach, número de Reynolds e
entalpia, tornando-o em um dos dispositivos laboratorias mais versáteis para aplicações
deste tipo. O objetivo deste trabalho é o projeto preliminar de um tubo Ludwieg planejado
para ser instalado na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) como uma ferramenta
de pesquisa e desenvolvimento para análise de escoamento compressível. Para tanto, é
necessária a compreensão de cada um dos componentes do tubo de Ludwieg e seus aspectos
teóricos a respeito dos escoamentos de alta velocidade gerados durante o funcionamento.
A teoria de base de escoamento isentrópico quase-unidimensional foi utilizada para
descrever o escoamento de alta velocidade gerado na seção de testes e para obtenção das
condições de operação que influenciam no dimensionamento mecânico. Uma abordagem
de engenharia de sistemas foi implementada na metodologia de projeto a fim de caracterizar
os requisitos que orientam o desenvolvimento do sistema de interesse ao longo
dos estágios iniciais do ciclo de vida. O projeto mecânico da seção do driver -seção de
alta pressão e temperatura, foi conduzido de acordo com normas de projeto segundo a
ASME. O dimensionamento preliminar da seção do driver, seção de teste e reservatório
são apresentados. Instalações pulsadas operacionais em todo o mundo com características
semelhantes são usadas como referência para o desenvolvimento e comparação de
capacidades operacionais teóricas. Ao fim do trabalho foi concebido o projeto o preliminar
do tubo de Ludwieg da UFSM.
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