Simulação de Escoamentos Reativos AC 290 Marcel Vieira Duarte

1. Simulação de Escoamentos Reativos AC 290 Marcel Vieira Duarte

2. Descrição de onda de choque Uma onda viajando com velocidade em uma meio compressivo com velocidade c, que é a velocidade do som no meio. No lugar onde esta onda estiver passando, a pressão será um pouco maior do que na região ainda perturbada. Porém se fizermos uma outra onda viajar logo atrás da frente da primeira, esta onda estará viajando em um região de maior pressão e, portanto, com uma velocidade c1 maior que c. Agora fazendo outra onda atrás da segunda, e depois outra, e assim sucessivamente, onde c<c1<c2<c3... e ainda com o passar do tempo uma frente de onda vai alcançando a outra até formar uma que terá velocidade de grupo maior que a do som no meio. Esta onda é chamada de onda de choque. Na passagem da frente de onda de choque o meio sofre uma variação abrupta na pressão, densidade e temperatura.

3. Tubo de choque é um dispositivo de estudo de ondas de choque assim como propriedades termodinâmicas e químicas. Um tubo de choque também é útil na produção de altas temperaturas e pressões. Um tubo de choque consiste de um longo tubo fechado em ambas as extremidades, separadas em duas partes por uma membrana(diafragma). O número de Mach de choque que viaja a favor do fluxo é denotado por Ms. Este número depende da razão de pressão entre as regiões de alta pressão e baixa pressão, p4/p1, a escolha do gás usado nas diferentes partes do tubo e as temperaturas dos gases respectivamente. A relação entre as pressões p1 e p4 pode ser representado pela equação:

4. Distribuição de pressão ao longo do tubo de choque

5. Desenho esquemático do tubo de choque

6. Choque de tubo horizontal Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena - California Technical Report No. 32-620 Hypervelocity Shock Tube

7. Tubo de choque vertical Wisconsin Shock Tube Laboratory University of Wisconsin - Madison

8. SHOCK/CHEMKIN Simula o comportamento químico antes das ondas de choque incidente e refletida.

9. Tipo de problema • ISHK • ISKB • RSHK Opções para método da solução • TSTR • TEND • DT • LGDT • ATOL • RTOL

10. Condições antes do choque incidente • VSHK • T1 • P1A • RHO1 Condições depois do choque incidente • VSHK • T2 • P2A • RHO2 Condições depois do choque refletido • VSHK • VRS • T3 • P2A • RHO2

11. Frações molares das espécies iniciais Entradasadicionais para correções de camada limite • INIT • DIA • VISC Outros comandos • SIZE • TITL • CONC • CNTN • END • XLMI • NSOL • TSTR • DIST • USET

12. Simulação no SHOCK/CHEMKIN Shock Chemistry in the Inner Solar Nebula: Implications for Meteorites and Protoplanetary Disks. M.E. Kress – Departament of Astronomy, University of Chicago.

13. Dados da nebulosa solar • Pressão: 1,0.10-6 atm • Temperatura: 300 K • Velocidade antes do choque: 7,5 km/s • Frações molares iniciais: H2=0,832 Gás nobre (Ar)=0,166 CO=6,04.10-4 H2O=5,29.10-4 N2=9,32.10-5 • Sem condições de camada limite

14. Código do CHEMKIN RTOL 1.E-4 ATOL 1.E-8 CONC CNTN END TEND 1.0E-3 CNTN END TEND 1.0E-2 CNTN END TEND 1.0E-1 END ISHK P1A 1.0E-6 T1 300. VSHK 7.5E+5 INIT H2 0.832 INIT AR 0.166 INIT CO 6.04E-4 INIT H2O 5.29E-4 INIT N2 9.32E-5 TSTR 0 TEND 1.0E-4 DT 10.E-6

15. Resultados e comparação

16. Perguntas?