RESUMO

Tubeiras são elementos fundamentais no projeto de um foguete. Tratam-se de dispositivos no formato de bocais convergentes-divergentes, cuja principal função é a de converter a energia potencial (na forma de alta pressão e temperatura), obtida da combustão dos propelentes, em energia cinética e, assim, impulsionar o foguete e sua carga útil. Diferentes classes de foguetes são empregadas desde o início da conquista espacial, destacando-se sempre os foguetes a propulsão química, por sua maior facilidade de construção e suas características de empuxo. A propulsão química, por sua vez, pode ser dividida em duas classes principais: a sólida e a líquida, cada qual com suas vantagens e desvantagens. Como características importantes da propulsão líquida, citam-se a capacidade de se ativar e desativar o motor quando necessário, bem como em modular o impulso obtido. Foi baseado em um motor-foguete a propulsão líquida que se conseguiu levar o homem à Lua, através das missões Apollo. Com base nessas informações, tem-se que o objetivo principal deste projeto é o de comparar diferentes geometrias de tubeira, para um motor-foguete a propelente líquido, por meio de simulação numérica. Para tanto, foi empregado um código implementado em Linguagem Fortran 95, baseado no método de volumes finitos, para malhas estruturadas não-ortogonais e co-localizadas, para qualquer regime de velocidades. Tal código, chamado Mach2D, permite, ainda, que sejam escolhidos diferentes modelos físicos: escoamentos monoespécie (com propriedades constantes ou variáveis) e misturas de gases (congelados, em equilíbrio químico local ou desequilíbrio químico); para estes últimos modelos, diferentes modelos químicos estão disponíveis, envolvendo desde três até oito espécies químicas, resultantes da combustão do hidrogênio com o oxigênio. Para se garantir que os resultados numéricos sejam confiáveis, também uma estimativa de erros numéricos deve ser realizada, processo conhecido como verificação numérica.

Palavras-chave: Geometria, Tubeira, CFD