Questões de Conhecimentos Técnicos de um determinado Cargo/Área do ano 2013

• A.

  M_e, o número de Mach do escoamento externo.

• B.

  Pr, o número de Prandtl.

• C.

  γ, a razão entre os calores específicos a pressão e temperatura constantes.

• D.

  Re_x, o número de Reynolds.

• E.

  T_w /T_e, a razão entre as temperaturas da parede e o escoamento externo.

Um dos principais parâmetros que controlam o comportamento de camadas-limite laminares e turbulentas é o número de Mach do escoamento hipersônico incidente M_e. Qual é o efeito que um aumento em M_e causa tanto na espessura δ_x da camada-limite quanto na distância x_T em relação ao bordo de ataque a partir da qual a transição para uma camada turbulenta se inicia?

• A.

  Aumenta e aumenta, respectivamente.

• B.

  Aumenta e diminui, respectivamente.

• C.

  Diminui e aumenta, respectivamente.

• D.

  Diminui e diminui, respectivamente.

• E.

  Não causa um efeito significativo.

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

• A.

  o uso de um sistema de coordenadas generalizadas.

• B.

  a alta ordem para discretização temporal.

• C.

  a alta ordem para discretização espacial.

• D.

  o tratamento conservativo das equações de governo.

• E.

  o tratamento natural de domínios irregulares.

A simulação computacional de escoamentos hipersônicos pode utilizar a onda de choque como condição de contorno ou pode capturar a onda de choque dentro do domínio como parte da solução.

Das técnicas a seguir, a mais precisa para resolução espacial de um domínio contendo ondas de choque é:

• A.

  ENO, esquema essencialmente não oscilatório.

• B.

  WENO, ponderação entre diferentes esquemas essencialmente não oscilatórios.

• C.

  TVD, esquema com variação total decrescente.

• D.

  Diferenças Parcialmente Atrasadas/Avançadas.

• E.

  Diferenças Centradas.

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?

• A.

  Estabilidade linear tipo A.

• B.

  Estabilidade linear tipo L.

• C.

  Estabilidade linear tipo S.

• D.

  Forte preservação de estabilidade (SSP).

• E.

  Variação total decrescente (TVD).

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.

Qual das hipóteses mencionadas a seguir torna inválido o uso desse ciclo?

• A.

  Um estado é definido com duas propriedades termodinâmicas independentes.

• B.

  O fluido de trabalho está num estado de equilíbrio em qualquer instante.

• C.

  O processo de combustão deve ser substituído por um processo que fornece calor sem variação de massa ou constituintes químicos.

• D.

  O processo de combustão ocorre com um número de Mach constante.

• E.

  O último processo do ciclo deve levar o fluido de trabalho ao seu estado inicial.

A eficiência líquida ηL de um motor de propulsão aspirada hipersônico, seguindo o modelo de um ciclo fechado de Brayton, depende de dois parâmetros fundamentais: a eficiência térmica ηT e a capacidade de conversão da energia disponível na reação química em energia cinética η_C. Esta relação é dada pela seguinte fórmula:

• A.

  

• B.

  

• C.

  

• D.

  

• E.

  

• A.

  c_p – c_v = R

• B.

  c_p – c_v = R (T/P) (dP/dT )_v

• C.

  c_p – c_v = ((du/dv)T + p) (dv/dT )_p

• D.

  c_p – c_v = (dh/dv)T (dv/dT )_p

• E.

  c_p – c_v = v (dP/dT )_v

• A.

  ã (RT − 2añ)

• B.

  ã R T/(bñ − 1)²

• C.

  ã (RT − 2añ(bñ − 1))/(bñ − 1)²

• D.

  ã (RT − 2añ(bñ − 1)²)/(bñ − 1)

• E.

  ã (RT − 2añ(bñ − 1)²)/(bñ − 1)²

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:

• A.

  

• B.

  

• C.

  

• D.

  

• E.