| 1. Identity statement | ||||||||||
| Reference Type | Thesis or Dissertation (Thesis) | |||||||||
| Site | mtc-m21b.sid.inpe.br | |||||||||
| Holder Code | isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S | |||||||||
| Identifier | 8JMKD3MGP3W34P/3NMDH2S | |||||||||
| Repository | sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/04.12.00.58 | |||||||||
| Last Update | 2017:08.11.18.49.44 (UTC) administrator | |||||||||
| Metadata Repository | sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/04.12.00.58.15 | |||||||||
| Metadata Last Update | 2018:06.04.02.27.22 (UTC) administrator | |||||||||
| Secondary Key | INPE-17863-TDI/2601 | |||||||||
| Citation Key | OspinaContreras:2017:AnAtIm | |||||||||
| Title | Angle of attack impact in the aerothermodynamics of a hypersonic vehicle with surface discontinuity-like a cavity  | |||||||||
| Alternate Title | Impacto do ângulo de ataque na aerotermodinâmica de um veículo hipersônico com descontinuidades na superficie como uma cavidade | |||||||||
| Course | PCP-ETES-SESPG-INPE-MCTIC-GOV-BR | |||||||||
| Year | 2017 | |||||||||
| Date | 2017-04-19 | |||||||||
| Access Date | 2024, Apr. 26 | |||||||||
| Thesis Type | Dissertação (Mestrado em Combustão e Propulsão) | |||||||||
| Secondary Type | TDI | |||||||||
| Number of Pages | 201 | |||||||||
| Number of Files | 1 | |||||||||
| Size | 9646 KiB | |||||||||
| 2. Context | ||||||||||
| Author | Ospina Contreras, Daimer Mauthsud Leovan | |||||||||
| Committee | Santos, Wilson Fernando Nogueira dos (presidente/orientador) Travelho, Jeronimo dos Santos Nova, Hélcio Francisco Villa | |||||||||
| e-Mail Address | elgatospina@hotmail.com | |||||||||
| University | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) | |||||||||
| City | São José dos Campos | |||||||||
| History (UTC) | 2017-04-12 00:59:52 :: daimer@lcp.inpe.br -> administrator :: 2017-04-14 15:33:01 :: administrator -> yolanda.souza@mcti.gov.br :: 2017-04-26 12:40:01 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> daimer@lcp.inpe.br :: 2017-04-28 20:29:25 :: daimer@lcp.inpe.br -> yolanda.souza@mcti.gov.br :: 2017-05-02 13:04:19 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> daimer@lcp.inpe.br :: 2017-05-03 18:08:09 :: daimer@lcp.inpe.br -> yolanda.souza@mcti.gov.br :: 2017-05-15 19:54:14 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> administrator :: 2017-06-30 05:06:20 :: administrator -> yolanda.souza@mcti.gov.br :: 2017-06-30 17:43:21 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> administrator :: 2017-08-11 11:58:42 :: administrator -> yolanda :: 2017-08-11 11:59:57 :: yolanda -> yolanda.souza@mcti.gov.br :: 2017-08-11 12:00:47 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> administrator :: 2017-08-11 18:16:38 :: administrator -> yolanda :: 2017-08-11 18:16:54 :: yolanda -> yolanda.souza@mcti.gov.br :: 2017-08-11 18:52:01 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> administrator :: 2017-08-15 17:03:36 :: administrator -> simone :: 2017-08-15 17:17:34 :: simone -> administrator :: 2017-08-15 17:47:10 :: administrator -> simone :: 2017-08-15 17:47:32 :: simone -> administrator :: -> 2017 2018-06-04 02:27:22 :: administrator -> :: 2017 | |||||||||
| 3. Content and structure | ||||||||||
| Is the master or a copy? | is the master | |||||||||
| Content Stage | completed | |||||||||
| Transferable | 1 | |||||||||
| Keywords | computational study DSMC method hypersonic rarefied flow aerothermodynamic angle of attack estudo computacional metodo DSMC fluido hipersónico enrarecido aerotermodinámica angulo de ataque | |||||||||
| Abstract | The study described in this dissertation was undertaken with the purpose to investigate the impact of discontinuities present on the surface of hypersonic space vehicles. With this perspective in mind, computational simulations of a non-reacting rarefied hypersonic flow over a flat plate with a cavity have been performed by using the Direct Simulation Monte Carlo method. Simulations provided a comprehensive description about the nature of the flowfield structure and the aerodynamic surface properties on the cavity resulting from changes in the length-to-depth (L/H) ratio and changes in the angle of attack of the oncoming flow. A detailed description of the flowfield properties (velocity, density, pressure and temperature) and aerodynamics surface properties (number flux, heat transfer, pressure and skin friction) were obtained by a numerical method that properly account for non-equilibrium effects in the transition flow regime. Results for a cavity defined by L/H ratio of 1, 2, 3 and 4, and flow with angle of attack of 10, 15 and 20 degrees, were compared to those of a flat plate without a cavity with zero-degree angle of incidence and with a flat plate at incidence. The analysis showed that the flow topology inside the cavity, composed by recirculation regions, depended on the L/H ratio as well as on the angle of attack, for the conditions investigated. For L/H < 3 a single vortex core was formed, and filled entirely the cavity. In contrast, for L/H of 3 and 4, two vortices were formed inside the cavity, at the vicinity of the backward and forward faces. The analysis also showed that, for the L/H = 4 case, the flow topology inside the cavity corresponds to that of a ${''}$closed cavity${''}$ in the continuum flow regime for 10-degree angle of incidence, and similar to an open cavity for the others angles of attack investigated. In addition, it was found that the maximum values for the heat transfer, pressure and skin friction coefficients inside the cavity took place on the cavity forward face. It was also found that, maximum values for heat transfer coefficient inside the cavities increased with increasing the angle of attack $\alpha$. However, it was observed that these maximum values are smaller than those observed in a flat-plate without a cavity for the corresponding angle of attack. Consequently, in terms of pressure, the presence of the cavity on the vehicle surface can not be ignored in the vehicle design. RESUMO: O estudo descrito nesta dissertação foi realizado com o propósito de investigar o impacto de descontinuidades presentes na superfície de veículos espaciais hipersônicos. Em busca deste propósito, simulações computacionais de um escoamento hipersônico rarefeito não-reativo sobre uma cavidade foram realizadas usando-se o método Direct Simulation Monte Carlo. As simulações forneceram informações detalhadas sobre a natureza da estrutura do escoamento, propriedades primárias e propriedades aerodinâmicas, em função de mudanças na razão comprimento-profundidade (L/H) da cavidade, e mudanças no ângulo de ataque do escoamento incidindo sobre a cavidade. Uma descrição detalhada, das propriedades primárias (velocidade, massa específica, pressão e temperatura) e das quantidades aerodinâmica na superfície (transferência de calor, pressão e atrito), foi obtida por um método numérico que leva em conta adequadamente os efeitos de não-equilíbrio no regime de transição. Os resultados, para cavidades definidas por L/H de 1, 2, 3 e 4, com ângulos de ataque do escoamento de 10, 15 e 20 graus, foram comparados com os de uma placa plana sem/com a presença de cavidade sem/com incidência. A análise mostrou que a topologia do escoamento dentro da cavidade, composta por regiões de recirculação,dependeu da razão L/H bem como do ângulo de ataque do escoamento, para as condições investigadas. Para L/H < 3, observou-se a formação de um único vórtice ocupando inteiramente a cavidade. Para cavidade com L/H =3 e 4, dois vórtices foram formados dentro da cavidade, nas vizinhanças das faces a montante e a jusante da cavidade. A análise também mostrou que, para uma cavidade com L/H = 4 e 10 graus de incidência, a estrutura do escoamento dentro da cavidade correspondeu aquela de uma cavidade fechada , conforme definido para um escoamento no regime do contínuo. Por outro lado, para L/H = 4 e maiores ângulos de incidência, a estrutura do escoamento correspondeu aquela de uma cavidade aberta , para os ângulos de ataque investigados. Outrossim, verificou-se que os valores máximos para os coeficientes de transferência de calor, pressão e coeficiente de atrito ocorreram na superfície a montante do escoamento dentro da cavidade. Verificou-se também que, os valores máximos para o coeficiente de transferência de calor dentro da cavidade aumentaram com o aumento do ângulo de ataque $\alpha$. Todavia, esses valores máximos foram menores do que aqueles observados sobre uma placa plana sem cavidade com incidência. Como resultado, em termos de pressão, a presença da cavidade sobre a superfície do veículo não pode ser ignorada no projeto do veículo. | |||||||||
| Area | ETES | |||||||||
| Arrangement | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção pgr ATUAIS > PCP > Angle of attack... | |||||||||
| doc Directory Content | access | |||||||||
| source Directory Content |
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| agreement Directory Content |
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| 4. Conditions of access and use | ||||||||||
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| Update Permission | not transferred | |||||||||
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| 6. Notes | ||||||||||
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