Implementação de um modelo de otimização para o resfriamento regenerativo em um motor foguete bipropelente líquido

Resumo

Neste trabalho busca-se implementar computacionalmente um programa que forneça uma solução otimizada para o resfriamento regenerativo de um motor foguete bipropelente. A pesquisa busca uma solução para o cálculo do perfil de temperaturas em motores foguete bipropelente e propõe aplicar o método para motores com diferentes características. O programa implementado possui um otimizador baseado no método do gradiente descendente, o que permite determinar uma configuração dos canais de refrigeração que maximize o fluxo de calor, possibilitando maximizar a troca de calor entre as paredes do motor e o líquido de arrefecimento. A verificação do código gerado no trabalho foi realizada por duas maneiras: i) por meio da comparação entre o fluxo de calor ao longo de um motor experimental L75 do IAE (Instituto de Aeronáutica e Espaço) e ii) por meio de um comparativo do perfil de temperaturas com os resultados de outros autores. Além disso, a geometria dos canais de refrigeração otimizada foi gerada e posteriormente analisada para um segundo motor, o Ogum, projeto do GDAe (Grupo de Desenvolvimento Aeroespacial da Universidade Federal do Ceará – UFC). A aplicação e verificação do modelo para motores foguete com diferentes características demonstrou a capacidade de o programa operar com diferentes geometrias, propelentes e propriedades. A utilização da técnica de otimização permitiu que os valores de fluxo de calor fossem maximizados durante o funcionamento do motor, resultando em um método relativamente simples para determinar a geometria dos canais de refrigeração utilizados no projeto do motor.