Questões de Concurso sobre Subárea: Propulsão Hipersônica

Um modelo simples para o ar considera que ele é composto por dois átomos N e O e três moléculas diatômicas N₂, O₂ e NO. Considere o ar fazendo parte de um escoamento hipersônico no qual as temperaturas T atingidas sejam altas o suficiente para excitar modos energéticos translacional, rotacional e vibracional, distinguindo, é claro, os casos M monoatômicos e D diatômicos. Estamos considerando aqui um aquecimento que leva a excitação plena do modo energético vibracional. Sabendo que Ri é a constante do gás associado à espécie i, as energias internas u_g de cada grupo M e D, respectivamente, são dadas por:

Os métodos de diferenças finitas (DF) e volumes finitos (VF) são os mais comumente usados para simulações computacionais em mecânica dos fluidos e transferência de calor, sejam estas incompressíveis ou compressíveis. A principal vantagem de VF em relação a DF é

Altas entalpias de estagnação estão associadas a ondas de choques com grandes intensidades (p₂ /p₁) e altos números de Mach (M_s).

Ondas de choque com grandes intensidades no tubo de choque podem ser obtidas:

I. aumentando-se a razão de pressões através do diafragma, p₄ /p₁.

II. utilizando-se um gás com baixo peso molecular na câmara de alta pressão.

III. aumentando-se a temperatura do gás na câmara de alta pressão, T₄ > T₁.

Sobre estas afirmações, está correto o contido em:

Dois equipamentos laboratoriais muito utilizados para estudos experimentais de escoamentos hipersônicos são o tubo de choque e o túnel de choque. Quando utilizados para estudar o escoamento de ar ao redor de objetos rombudos, seus regimes de operação são distintos. Qual das afirmações a seguir é válida para esse experimentos em tubos de choque?

Um modelo clássico de ciclo termodinâmico fechado muito aplicado a motores de propulsão aspirada é conhecido como ciclo de Brayton. Uma das vantagens que ele possui é o fato de ele ser capaz de representar turbojets, ramjets e scramjets. Contudo, algumas condições precisam ser respeitadas para que este modelo seja considerado válido.

Alguns scramjets possuem uma rampa essencialmente bidimensional em sua região de entrada. Além disso, essas rampas costumam ter pequenas inclinações δ, medidas em relação à linha de corrente alinhada com o escoamento livre, que geram choques oblíquos. O escoamento atrás do choque pode ser subsônico ou supersônico, dependendo do ângulo θ que o choque oblíquo forma com a mesma linha de corrente. Quando o número de Mach do escoamento livre é muito grande, o ângulo crítico θc que separa esses dois tipos de escoamento atrás do choque depende de um único parâmetro, dado por: