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

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

• A.

  incluir condição de contorno de escorregamento + incluir termos de O(Kn²) provenientes da expansão de Chapman-Enskog das equações de Boltzmann.

• B.

  incluir condição de contorno de escorregamento + incluir termos de O(Kn) provenientes da expansão de Chapman-Enskog das equações de Boltzmann.

• C. incluir condição de contorno de escorregamento + desprezar o tensor difusivo.
• D.

  apenas desprezar o tensor difusivo.

• E.

  incluir apenas a condição de contorno de escorregamento.

• A.

  

• B.

  

• C.

  

• D.

  

• E.

  

• A.

  alto calor específico e baixa densidade.

• B.

  baixa densidade e baixa temperatura de ebulição.

• C.

  alto calor de combustão e baixa densidade.

• D.

  alto calor de combustão e alto calor específico.

• E.

  alto calor específico e baixa temperatura de ebulição.

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:

• A.

  Re, número de Reynolds.

• B.

  M, número de Mach.

• C.

  y razão o entre calores específicos.

• D.

  δ, ângulo da rampa de um scramjet.

• E.

  Kn, número de Knudsen.

O projeto da região de entrada de um scramjet para compressão do escoamento livre pode ser de três tipos diferentes: externo, misto ou interno. Um dos objetivos que se deseja evitar nesse projeto é um excesso de compressão, uma vez que ele

• A.

  dificulta o processo da combustão.

• B.

  reduz a razão ar/combustível.

• C. restringe o uso de geometrias variáveis.
• D.

  impede o início da combustão.

• E.

  gera efeitos de não equilíbrio termodinâmico.

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?

• A.

  Altas pressões impedem o acesso ótico ao experimento.

• B.

  Tempo de teste é extremamente pequeno.

• C.

  Temperaturas de estagnação não são altas o suficiente para induzir ionização no NO.

• D.

  Temperaturas de estagnação não são altas o suficiente para induzir dissociação no O₂.

• E.

  Temperaturas de estagnação não são altas o suficiente para induzir dissociação no N₂.

Uma das principais limitações operacionais de um tubo de choque é o número de Mach do escoamento atrás da onda de choque formada. Seu número de Mach não permite que este escoamento seja

• A.

  hipersônico.

• B.

  supersônico.

• C.

  sônico.

• D.

  subsônico porém ainda compressível.

• E.

  incompressível.

Túneis de vento hipersônicos utilizam bocais De-Laval para acelerar o ar do reservatório onde se encontra estacionário até a seção de testes, que fica logo após a seção divergente do bocal. Para que a temperatura na seção de testes seja mantida constante na medida em que o escoamento é acelerado para números de Mach hipersônicos, a temperatura do ar no reservatório também deve ser aumentada. Desta forma, o número de Mach máximo da seção de testes é limitado pela capacidade dos aquecedores utilizados de aumentar a temperatura do ar no reservatório.

Qual fenômeno ocorre com esse ar, que é úmido, durante sua expansão na seção divergente do bocal, se ele não for aquecido devidamente no reservatório?

• A.

  Aumento da pressão.

• B.

  Recombinação.

• C.

  Rarefação.

• D.

  Remoção da excitação vibracional.

• E.

  Liquefação.

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:

• A.

  

• B.

  

• C.

  

• D.

  

• E.

  

Hidrogênio é um combustível muito utilizado em motores de propulsão aspirada hipersônicos devido ao elevado impulso específico que ele gera numa reação química com oxigênio, o que permite números de Mach em voo maiores do que os alcançados com o uso de hidrocarbonetos. Contudo, hidrocarbonetos, principalmente metano e seus derivados como a querosene, ainda são muito populares, principalmente devido à sua baixa densidade. Qual é a outra razão importante para essa popularidade?

• A.

  Menor impulso específico de hidrocarbonetos.

• B.

  Maior energia por unidade de volume de hidrocarbonetos.

• C.

  Menor energia por unidade de massa de hidrocarbonetos.

• D.

  Menor calor específico de hidrocarbonetos.

• E.

  Alta temperatura de ebulição.