Questões sobre Área: Propulsão Hipersônica

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.

  

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.