Questões de Concurso sobre Subárea: Propulsão Hipersônica

A força centrífuga é o nome dado a uma força imaginária que tem sentido oposto ao centro da circunferência formada no movimento circular.

Sobre a força centrífuga, analise os itens a seguir:

I. A força centrífuga é fictícia e seu resultado é desvincular um corpo do movimento circular que ele está executando.

II. A força centrífuga é uma pseudoforça que pode ser sentida ou observada quando estamos em movimentos curvilíneos.

III. Ela é entendida como uma pseudoforça por estar em desalinho com o princípio de ação e reação de Newton, contudo sempre que os corpos percorrem percursos circulares é possível senti-la.

IV. Em razão disso, a força centrífuga é radialmente para fora das trajetórias circulares. Ela é calculada pelo produto entre a massa do corpo com o quadrado da velocidade, ambos divididos pelo raio da trajetória circular.

V. A força centrípeta é a força responsável por conservar o estado de movimento dos corpos em trajetórias rotacionais.

Estão CORRETAS:

Em 1687, Newton publicou (Principia, Propositions 34 and sua famosa expressão, C_p = sin² , para o coeficiente de pressão, onde é o ângulo de inclinação da superfície de um corpo em relação ao escoamento incidindo sobre o corpo. Séculos mais tarde, esta expressão tornou-se bastante empregada no cálculo da distribuição de pressão na superfície de veículos hipersônicos. Na obtenção da referida expressão, Newton admitiu algumas hipóteses com relação ao fluido incidindo sobre a superfície inclinada. Considere as seguintes afirmações sobre as hipóteses adotadas por Newton:

I. Newton modelou o fluido como um fluxo de partículas ou moléculas que, ao colidir com a superfície do corpo, conservava a componente tangencial do momentum linear e perdia a componente normal do momentum linear.

II. Newton modelou o fluido como um fluxo de partículas ou moléculas que, ao colidir com a superfície do corpo, conservava a componente normal do momentum linear e perdia a componente tangencial do momentum linear.

III. Newton considerou o movimento direcionado e não o movimento aleatório das partículas ou moléculas do fluido.

IV. Newton considerou o movimento aleatório e não o movimento direcionado das partículas ou moléculas do fluido.

Sobre as afirmações, pode-se dizer que está correto o contido em:

Existem importantes características físicas que fazem com que escoamentos hipersônicos sejam diferentes de escoamentos supersônicos. Examine as seguintes afirmações sobre essas características.

Gases a alta temperatura estão presentes em várias aplicações de interesse prático. Por exemplo, no escoamento ao redor de veículos hipersônicos na reentrada atmosférica, em túnel de choque hipersônico, entre outros. Em tais exemplos, a temperatura dos gases pode atingir ao redor de 11 000 K em determinadas regiões do escoamento. Certamente, algumas características de fenômenos físicos presentes em gases a alta temperatura diferem daquelas em gases a baixa temperatura.

Considere as seguintes afirmações sobre algumas dessas características.

I. As equações que descrevem os princípios de conservação (massa, momentum linear e energia) para escoamentos de gases a alta temperatura diferem daquelas para gases a baixa temperatura.

II. Para gases a alta temperatura, o processo de transferência de calor por radiação se torna importante.

III. As propriedades de transporte (viscosidade μ, condutividade térmica k), bem como a razão de calor específico γ, para gases a alta temperatura diferem daquelas para gases a baixa temperatura.

Sobre as afirmações, pode-se dizer que está correto o contido em

Considere uma simulação computacional das equações de Euler transientes e tridimensionais do escoamento hipersônico ao redor de um aerofólio. O escoamento livre que incide sobre esse aerofólio é unidirecional, e o domínio utilizado na simulação é finito e truncado. Logo, podemos definir contornos de entrada e saída normais a esta direção principal do escoamento. Em cada um desses contornos, existe um número finito de condições de contorno que precisam ser fornecidas pelo usuário, pois representam informações provenientes de fora do domínio simulado. O restante das condições de contorno necessárias para cada contorno devem ser calculadas utilizando informações provenientes de dentro do domínio simulado. Na simulação em questão, o número de condições de contorno que deve ser imposto pelo usuário nos contornos de entrada e saída, respectivamente, é:

Examine as seguintes afirmações sobre uma camada-limite hipersônica laminar sobre uma placa plana.

Escoamentos hipersônicos normalmente ocorrem em camadas da atmosfera onde a densidade do ar é extremamente baixa. Contudo, estas circunstâncias representam o limite de validade da hipótese do contínuo, que precisa ser satisfeita para permitir o uso das equações de Navier-Stokes na modelagem e simulação desses escoamentos. O parâmetro adimensional que regula essa transição é o número de Knudsen Kn, que representa a razão entre o caminho livre médio entre as moléculas e um comprimento característico do escoamento. As equações de Navier- Stokes podem ser utilizadas sem modificações até Kn < 0.001, aproximadamente. Acima deste valor, dentro da faixa de 0.001 < Kn < 10, uma ou mais modificações devem ser feitas ao modelo de Navier- -Stokes. Apesar de este intervalo ser aproximado, esta ou estas modificações devem

Considere neste problema que T representa a temperatura, P, a pressão, v, o volume específico, R, a constante do gás, e os subscritos r, p, i, f e c indicam reagentes, produtos, inicial, final e chama adiabática, respectivamente. Assumindo que reagentes e produtos de combustão são substâncias puras, a temperatura de chama adiabática T_c para um motor de propulsão aspirada pode ser calculada pela expressão:

Esquemas numéricos para marcha no tempo podem ser explícitos ou implícitos ou até mesmo explícitos/implícitos. Eles se dividem, essencialmente, entre dois tipos de esquemas: multipasso e multiestágio. O primeiro representa uma família de esquemas que inclui os métodos de Adams e BDF. Já o segundo representa uma família de esquemas que inclui os métodos de Runge-Kutta. Ambos os tipos possuem diferentes propriedades de estabilidade numérica linear e não linear. Qual destas propriedades melhor captura as descontinuidades presentes em simulação transiente das equações de Navier-Stokes voltadas para escoamentos hipersônicos na presença de reações químicas e ondas de choque?

Quando podemos assumir equilíbrio local em escoamentos hipersônicos, o fluxo de calor por radiação pode ser aproximado com uma relação difusiva semelhante à lei de Fourier. Contudo, nesse caso, o coeficiente de condutividade térmica radiativa possui uma dependência não linear com a temperatura. Essa dependência é proporcional a T ⁿ, onde o expoente n é igual a