Simulação computacional de motor foguete a propelente líquido resfriado por vórtice bidirecional

Abstract

Recentemente, com a exploração econômica dos lançamentos feitos a partir da Terra, a ênfase da corrida espacial se voltou para a diminuição de custo. Neste trabalho de pesquisa, o conceito de câmara de vórtice criado por Dawson em 1960 é utilizado para avaliar uma confi- guração de injeção dos propelentes que mira o resfriamento completo do motor. A diminuição dos esforços térmicos no motor possibilita maior flexibilidade na escolha de materiais de menor peso e custo, além de promover a reutilização das partes. A análise é feita à partir de uma simulação computacional compressível com um Modelo de Tensão de Reynolds para turbulência e o Modelo de Flâmulas Laminares para a combustão, utilizando o software ANSYS® CFX® 2019 R3. Os resultados mostram que as modificações propostas melhoram o resfriamento do prato superior da câmara quando comparado a estudos anteriores. Por fim, uma solução com resfriamento regenerativo para o bocal é apresentada para atingir o resfriamento completo do motor.