divisão de aerotermodinâmica e hipersônica (eah) · projetos de pesquisa “aerotermodinâmica...
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Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
0.3636910.72738
1.818452.18215
2.90953
3.63691
X (m)
Y(m
)
0 2.5E-06 5E-06 7.5E-06 1E-050
1E-06
2E-06
3E-06
4E-06
5E-06
Mach Number
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Objetivos da Divisão:
Executar atividades de simulação computacional e em laboratório do vôo de veículos aeroespaciais
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
História:
- 1960: Tese de Mestrado no ITA utilizando tubo de choque
- Velocimetria com lasers
TG no ITA (escoamentos subsônicos) - Ten Cel Sala
Tese de Mestrado (escoamentos supersônicos) -Vladimir Airoldi
- 1981: Projeto JAVARI-2 - Resfriamento dinâmico em tubeira
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
- 1986 - Transformação do tubo de choque do ITA em túnel de choque (Mach 6) - Túnel T1
Tese de Mestrado (laser de dinâmica de gases) - Ten Cel Sala
- 1987 a 1991 - Doutorado Ten Cel Sala - SCRAMJET
- dez 1992 - Início de operação do túnel de choque T2
- 2006 - Conclusão da montagem to túnel T3
- 1995 - Início de operação do Zarabatana (SCRAMJET com combustão externa) - Mach 10 (final de 1997)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
- Subdivisão de Hipersônica Experimental tem por finalidade a pesquisa em túneis de choque e dispositivos que permitam a geração de escoamentos hipersônicos.
- Subdivisão de Simulação Computacional realiza pesquisa e desenvolvimento da modelagem de sistemas aeroespaciais e de métodos computacionais para estudos da aerotermodinâmica de sistemas hipersônicos.
- Subdivisão de Técnicas de Diagnóstico tem por objetivo a pesquisa e o desenvolvimento de técnicas de diagnóstico para medição de parâmetros de interesse em escoamentos hipersônicos.
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Hipersônica Experimental
Objetivo: Desenvolvimento de técnicas experimentais no campo da aerotermodinâmica hipersônica de alta performance, envolvendo:• Conhecimento dos fenômenos físico-químicos envolvendo
escoamento em hipervelocidade;• Programa Espacial Brasileiro;• Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) em sistemas propulsivos a ar
aspirado para futuros veículos espaciais hipervelozes, em apoio à áreas estratégicas eleitas pelos Ministérios da Defesa e da Ciência e Tecnologia (Hipervelocidade; Propulsão com Ar Aspirado e Dinâmica dos Fluidos Computacional).
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Laboratório de
Aerotermodinâmica e Hipersônica
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Túnel de Vento Hipersônico Pulsado, T1
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Túnel de Vento Hipersônico Pulsado, T2
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Túnel de Vento Hipersônico Pulsado, T3
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Acelerador Hipersônico de Massa
ZARABATANA
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Pesquisa e Desenvolvimento
• Aerotermodinâmica de Veículos em Velocidades Hipersônicas
• Sistemas de Propulsão Aspirada Hipersônica
• Controle de Escoamento via Radiação Eletromagnética
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Projetos com Financiamento
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
“Aerotermodinâmica de Veículos Espaciais em Reentrada Atmosférica”
Coordenador: Dr. Paulo Gilberto de Paula Toro
Período: Outubro 2004/Setembro 2006
Caracterização dos fenômenos termo-físicos das interações entre superfície externa de veículos espaciais (em vôo descendente em velocidade hipersônica) e atmosfera terrestre.
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Sensores de Fluxo de CalorDriver
SectionDrivenSection
Diaphragm
ExpansionWave
4
ContactSurface
IncidentShock
ReflectedShock
5
2
13
X
t
Tubo de ChoqueFilme Fino de Platina
Termopares Coaxiais
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
“Demonstrador de Veículo a Propulsão a Laser”
Coordenador: Dr. Marco Antonio Sala Minucci
Período: 2006/2009
• Desenvolvimento de laser de CO2 pulsado, 150 J por pulso;
• Desenvolvimento de modelo de veículo satelizador;
• Desenvolvimento de experimento de Propulsão a Laser.
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
“Acelerador Hipersônico de Massa”
COMAER (Comando da Aeronáutica )
Coordenador: Dr. Marco Antonio Sala Minucci
Período: 2001/2007
Desenvolvimento de veículo acelerador hipersônico capaz de produzir velocidades terminais iguais ou superiores a 8 km/s utilizando combustão/detonação
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
“Investigação Experimental Preliminar em Combustão Supersônica”
Coordenador: Dr. Paulo Gilberto de Paula Toro
Período: 2005/2007
Desenvolvimento de um motor (veículo aeroespacial com motor integrado), utilizando tecnologia de combustão supersônica (scramjet) com aplicação em sistema de propulsão aspirada hipersônica
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
“Capacitação de Recursos Humanos para Desenvolvimento de Estato-Reator a Combustão Supersônica ”
C A P E S
Coordenador: Dr. Paulo Gilberto de Paula Toro
Período: 2006/2009
Realizar experimento em vôo atmosférico de um demonstrador tecnológico, em velocidade acima de 1,5 km/s e altitude de aproximadamente 30 km, utilizando estato-reator a combustão supersônica
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
“Demonstrador Tecnológico de Estato-Reatora Combustão Supersônica”
Coordenador: Dr. Paulo Gilberto de Paula Toro
Período: 2006/2010
Recursos utilizados em bolsas de doutorado e mestrado, em desenvolvimentos de pesquisa na tecnologia de combustão supersônica no Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Progressos – Formação Recursos Humanos
Curso: Tubos/Túneis de Choque
INPE/IEAv 2006
Marco Antonio Sala Minucci
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Turma 2006 Curso: Tubos/Túneis de Choque
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Progressos - Recursos Humanos
Pós-Doutorado: Leila Ribeiro dos Santos. "Medições de Temperatura em Gases da Exaustão no Estato-Reator a Combustão Supersônica utilizando Espectroscopia de Absorção com Laser de Diodo Sintonizável". FAPESP. 2006-2008.
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Progressos - Recursos Humanos - Doutorado
Antonio Carlos de Oliveira. "Estudo Teórico e Experimental de Geração de Plasma por Laser em Escoamento Hipersônico de Baixa Densidade". INPE. Término: 2006.
Anton Skyrda Veríssimo. “Análise da Combustão Supersônica Utilizando Técnica de Diagnóstico PLIF”. CAPES. 2006-2010. INPE.
Francisco Augusto Aparecido Gomes. "Levantamento do Envelope de Operação do Túnel de Vento Hipersônico Pulsado Visando Desenvolvimento de Investigação em Estato-Reator a Combustão Supersônica". FAPESP. 2006-2009. ITA/CTA.
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Progressos - Recursos Humanos - MestradoAndré Luiz Pereira. “Análise Estrutural Túnel de Choque Hipersônico”. Término: 2006. ITA/CTA. Roberta Lee Maciviero Alcaide. “Investigação da Combustão Supersônica em Túnel de Choque Hipersônico”. 2006-2008. CAPES. ITA/CTA.Tiago Cavalcanti Rolim. "Estudo Preliminar da Configuração de um Veículo waverider visando Demonstrador Tecnológico de Estato-Reator a Combustão Supersônica". 2006-2008. ITA/CTA.
Herli Brazolin. "Estudo de Desenvolvimento de um Laser de CO2 de Alta Potência". CAPES. 2006-2008. ITA/CTA.
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Pesquisa Propulsão a Combustão Supersônica
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Pesquisa: Propulsão a Combustão Supersônica
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Progressos: Túnel de Vento Hipersônico Pulsado T3
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Pesquisa: Controle de Escoamento via Laser
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Pesquisa: Controle de Escoamento via Laser
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Simulação Computacional
(EAH-C)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Simulação Computacional (EAH-C)
Objetivo: Desenvolvimento de modelos e métodos computacionais para auxílio à pesquisa experimental e a projetos de sistemas aeroespaciais hipersônicos. A EAH-C também atua em outras atividades da área aeroespacial de interesse do Comando da Aeronáutica.
Equipe: Mauricio, Francisco Rocamora e Wilson
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Simulação Computacional (EAH-C)
Linhas de Pesquisa:
1. Dinâmica de gases a altas temperaturas e velocidades (hipersônicos) em meios contínuos e rarefeitos;
2. Escoamentos com mudança de fase (liquido/vapor);
3. Escoamentos turbulentos em meios porosos;
4. Filtros computacionais para rastreamento de veículos espaciais;
5. Estabilidade de Sistemas e Problemas Inversos.
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Simulação Computacional (EAH-C)Projetos de Pesquisa
“Aerotermodinâmica de Veículos Espaciais em Reentrada Atmosférica”.Projeto de Pesquisa UNESPAÇO da Agência Espacial Brasileira – AEB:
“Estudo de um Filtro Computacional de Dados de Radares para Rastreamento de Foguetes no CLA” Meta F da Ação 4.5.21 do Plano Básico de Pesquisa e Desenvolvimento – PBPD. Trabalho conjunto IEAv/IAE/CLA.
“Implementação de Geração de Malhas Estruturadas para o Estudo de Escoamento Viscoso em Meios Porosos no Sistema LEVSOFT”. Projeto FAPESP 03/06888-1. Trabalho conjunto com o LEV (Laboratório de Engenharia Virtual).
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Simulação Computacional (EAH-C)Capacitação numérica atual em escoamentos hipersônicos
• Bidimensional em espaço • Diferenças Finitas (McCormack’s)• Gás ideal e real (equilíbrio químico)• Geometrias
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
X (m)
Y(m
)
0 1E-06 2E-06 3E-06 4E-06 5E-06 6E-06 7E-06
0
1E-06
2E-06
3E-06
4E-06
5E-06
6E-06
7E-06
Tn
11.90
10.04
8.18
6.31
4.45
2.58
0.72
Temperature
Solid Obstacle
Pn4.794.373.953.533.112.682.261.841.421.00
Contorno de Pressão
x (m)
Nor
mal
ized
Tem
pera
ture
0 5E-06 1E-05 1.5E-05 2E-05 2.5E-051
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4Temperatura Normalizada na linha de centro do canal
X (m)
Nor
mal
ized
Tem
pera
ture
0 5E-07 1E-06 1.5E-06 2E-06
2
4
6
8
10
12
Perfect GasReal Gas
Stagnation LineMach 7
Subdivisão de Simulação Computacional (EAH-C)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Simulação Computacional (EAH-C)Artigos apresentados em congressos:
• “High Speed Flow over a Flat Plate and on a Step Obstacle”. Autores: Paulo G. P. Toro, Francisco D. Rocamora Jr., Mauricio A. Pinheiro Rosa e Marco A. Sala Minucci.COBEM2005.• “A Study of the Linear Stability of Nuclear Reactors with Two-Path Reactivity Feedbacks”. Autores: Arthur David Elias de Carvalho (UBC); Eliel Wellington Marcelino (UBC); Mauricio A. P. Rosa. DINCON2006.
Resumos e artigos submetidos a congressos em 2006:• 1 artigo para revisão (CILAMCE2006)• 4 resumos aceitos (ENCIT2006, IMS2006)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Simulação Computacional (EAH-C)Cursos de Aperfeiçoamento Realizados:
“Tubos e Túneis de Choque”. Março a junho de 2006 (Carga horária: 48h). Ministrado pelo Prof. Ph.D. Marco A. Sala Minucci.
”Aspects of the Re-entry Dynamics of Space Vehicles”. Agosto de 2005 (Carga horária: 50h). Ministrado pelo Prof. Dr. Yury Georgevich Sikharulidze.
Curso Ministrado:
“Medidas de Autodefesa Nuclear" no CEEAA/ITA. Prof. Ph.D. Wilson José Vieira. Primeiro semestre de 2006.
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Simulação Computacional (EAH-C)Pesquisas previstas ou em execução:Meio contínuo:• Axissimetria (coord. cilíndricas r-z) • Transformação para coordenadas generalizadas• Escoamento reativo em equilíbrio químico • Escoamento reativo em não-equilíbrio químico (modelos)• Método dos volumes finitos • .....
Meio rarefeito:• Estudos da aplicação do método de Monte Carloem reentrada de veículos espaciais
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Subdivisão de Técnicas de Diagnóstico
(EAH-D)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
•• PesquisadoresPesquisadores: Luiz Gilberto BarretaAntonio Osny de ToledoMaria Esther SbampatoOrlando Roberto NetoDermeval Carinhana Jr.Claudio José RochaCarla Simone Tafuri MarquesLidia Mikiko Doi AntunesRoberto Masato Anazawa
••Técnicos:Técnicos:EleniasElenias de Oliveira Ferrazde Oliveira FerrazMarcos de Melo BorgesMarcos de Melo BorgesCarla SilvaCarla Silva BordimBordim
••Alunos:Alunos:Leila Ribeiro dos Santos (PósLeila Ribeiro dos Santos (Pós--Doc)Doc)Rodolfo José Ribeiro (Rodolfo José Ribeiro (MscMsc))Enizete Enizete Aparecida Gonçalves (Aparecida Gonçalves (MscMsc))JucielJuciel do N. Almeida (do N. Almeida (MScMSc))Fernando Lima de Oliveira (Fernando Lima de Oliveira (MScMSc))Fernanda Rosa DiamantinoFernanda Rosa DiamantinoDéborah Déborah Bastos MendesBastos MendesMaria Isabel M. F. BotelhoMaria Isabel M. F. Botelho
Subdivisão de Técnicas de Diagnóstico
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Determinação de temperatura e concentração de espécies presentesna combustão
Fluorescência Induzida por Laser Fluorescência Induzida por Laser -- LIFLIFSubdivisão de Técnicas de Diagnóstico
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Fluorescência Induzida por Laser Planar Fluorescência Induzida por Laser Planar -- PLIFPLIFSubdivisão de Técnicas de Diagnóstico
Determinação de radicais presentes na chama (OH, NO, NOx, CH)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Técnicas de Diagnóstico
Espectroscopia deEspectroscopia de EmissãoEmissão
Determinação de temperatura de espécies presentes na chama
418 420 422 424 426 428 430 4320.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
I (u.
a.)
λ (nm)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Tomografia de EmissãoTomografia de Emissão
Obtenção da distribuição espacial de espécies presentes na chama
Subdivisão de Técnicas de Diagnóstico
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Técnicas de DiagnósticoEspectroscopia de Absorção utilizando Laser de DiodoEspectroscopia de Absorção utilizando Laser de Diodo
Determinação de temperatura e concentração dos produtos da combustão
(H2O)
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Técnicas de Diagnóstico
Espalhamento Rayleigh DopplerEspalhamento Rayleigh Doppler
Medições de temperatura e velocimetria subsônica, supersônica e hipersônica
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Técnicas de Diagnóstico
Incandescência Induzida por Laser Incandescência Induzida por Laser -- LIILII
Determinação de fuligem por Incandescência Induzida por laser
Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica (EAH)
Subdivisão de Técnicas de Diagnóstico
Financiamentos:- Proc. 05/00505-9 – Estudo das Espécies Quimiluminescentes e da Concentração de Nox em Chamas de Etanol. Carla S.T. Marques
- Proc. 04/09130-5 – Aquisição de um Sistema de Fluorescência Induzida por Laser para Aplicação em Estudos de Combustão. Maria Esther