Escoamento Compressivel Subsonico e Supersonico em Bocais C D

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Escoamento Compressível Subsônico e Supersônico em Bocais C-D 
 
Luiza Milene Buck Fernandes RA: 086822
 Samir Cavalcante Fortunato RA: 084601
Objetivos
1. Velocidades de Entrada
V=35 m/s
V= 50 m/s
V=70 m/s
V=85 m/s
V=100m/s
v=120 m/s
V= 150 m/s
2. Parâmetros avaliados
Velocidade
Pressão
Número de Mach
3. Comparação entre Modelo Teórico e Experimental
Enter1: através do phoenics, o trab pretendia simular
Enter2: o comportamento do escoamento em bocais c-d. Para tal, o método aplicado foi a variação de velocidade mantendo uma diferença de temperatura entre a entrada e a saída e uma pressão contante em ambos os lados
Enter3: as velocidades escolhidas foram: ...... Pq abrangem os 2 tipos de escoamento, os sub e os sper sonicos 
Enter4: parametros avaliados e comparados
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Introdução
Bocais:
 * Apresentam variação de pressão mudança de velocidade do escoamento.
Enter1: bocais são componente que apresentam uma variação de pressão capaz de gerar uma mudança na velocidade do escoamento ao longo do comprimento do bocal
Enter2:utilização na mecflu e termodinamica para diversas aplicações como tunel de vento, foguetes, avião a jato
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Saída:
dp>0, dv<0, Mach diminui
dp<0, dv>0, Mach aumenta
Baixas velocidades: 
Isoentrópico
Altas velocidades:
Choque
Parte convergente: acelerado continuamente até o limite, qndo pode ou não atingir velocidade sônica na garganta
Parte divergente: 2 opções: 1.pressao aumenta com diminuição da velocidade e num de mach diminui
 2.pressao diminui com o aumento da velocidade e mach >1
Enter: em baixas v eh considerado isoentropico pois não há variação das propriedades
Em altas velocidades, ocorre choque (pressao na saida mto menor que contrapressaopressao aumenta), não conservando a entropia
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Explica a figura
Obs.: nesse trabalho variou-se a velocidade e não a pressao...velocidade tem comportamento semelhante ao da pressao, porém oposto
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Implementação no Phoenics
Enter 1:criamos uma malha BFC (modelo que mais se adequa pois analisa o escoamento em coordenadas ortogonais, garantindo que cada célula serpa ortogonal ao escoamento)
Enter 2: baseado na geometria do motor de um foguete. Algumas alteraçoes foram feitas para tornar o escoamento mais suave
Observa-se que houve um refinamento maior na regiao da garganta pois nesse local o escoamento é mais crítico. Na entrada e na saida o escoamento é amis estavel, não havendo necessidade de grandes refinamentos de malha
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Condições de Contorno
Inlet:
Velocidades variando
Modelo de turbulência:
LVEL
Propriedades:
(2) Ar usando lei dos gases ideais
Outlet:
Pressão: 1.013 E+05 Pa
Plate:
Adiabático
V=0
LVEL: modelo de turbulencia mais simples q simula o escoamento para uma viscosidade aparente e gera simulaçao mais facil de obter convergencia
TEMPERATURA:nesse modo da incluso a derivada substancial da pressao e termos de aquecimento cinematico q o modo total não inclui
Plate: nas outras paredes, o bocal eh simetrico e, portanto, adiabático
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Simulação 1: v=35 m/s
Numero de Mach
Velocidade em Z
Velocidade e mach tem comportamento análogo
Velocidade aumenta na seção convergente, chega em mach=0,44 e volta a diminuir na seção divergente
Observa-se que há uma distribuição do num de mach de de velocidade ao longo do eixo Y na saida da garganta ateh o fim do bocal dibergente, que pe vista até v=85m/s
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Pressão
Curva A
Pressao tem o comportamento da curva A
3000 iterações, convergencia de resultados, residuos baixos em todas as simulaçoes
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Simulação 2: v=50 m/s
Número de Mach
Velocidade em Z
Escoamento subsonico ao longo de todo bocal, mach na garganta=0,69
3000 iterações
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Pressão
Curva B
Simulação 3: v= 70 m/s
Número de Mach
Velocidade em Z
Mach ~1 na garganta...mas ainda subsonico
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Pressão
Curva C
Simulação 4: v= 85 m/s
Número de Mach
Velocidade em Z
Supersonico na garganta M=1
Observa-se choque na velocidade: velocidade cai abruptamente de 450 para+- 250 m/s após o choque
2000 iterações
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Pressão
Curva D
Choque causa aumento da pressão
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Simulação 4: v=100 m/s
Número de Mach
Velocidade em Z
Pressão
Curva E
Simulação 5: v= 120 m/s
Número de Mach
Velocidade em Z
Pressão
Simulação para v= 150 m/s
Número de Mach
Velocidade em Z
Pressão
Comparação com a Teoria
DadosdaSimulação
Cálculo pela Teoria
Valor pela Simulação
Erro Relativo
Velocidade de Entrada
Mach de Entrada
Mach da Garganta
Pressão de Entrada
Pressão de Estagnação
Pressão na Garganta
Pressão na Garganta
Simulação / Teoria
35
0.1
0.32
101749
102463
95445
94744
0.993
50
0.15
0.51
103247
104882
87825
87532
0.997
70
0.21
0.99
112821
116342
62180
65923
1.060
85
0.25
1
134552
140531
74240
80588
1.086
100
0.29
1
158489
168017
88760
84750
0.955
120
0.35
1
190575
207423
109578
99827
0.911
150
0.44
1
238917
272893
144164
93534
0.649
Para entrada e garganta: regime isoentropico
Com pressao de entrada e mach na entrada, calcula-se pressao de estanãção
Com pressao de estagnação e mach na saida, calcula-se a pressao da garganta e compara com o phonics
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DadosdaSimulação
Cálculo pela Teoria
Valor pela Simulação
Erro Relativo
Velocidade de Entrada
Mach Antes do Choque
Pressão Antes do Choque
Pressão Depois do Choque
Pressão Depois do Choque
Simulação / Teoria
85
1.25
46860
60531
94080
1.554
100
2.3
11011
27716
103184
3.723
120
2.59
9079
25925
99827
3.851
150
2.89
7004
22452
93972
4.185