Desenvolvimento de bancada experimental e modelo numérico para avaliação de estabilidade de chama em estatorreatores a combustível sólido

Abstract

O objetivo principal deste estudo é o desenvolvimento de uma bancada experimental de baixo custo para ensaios de estatorreatores a combustível sólido (SFRJ), visando desenvolvimento tecnológico básico e aplicado bem como ferramenta educacional para o ensino de graduação. Um código numérico para o estudo de estabilidade de combustão foi desenvolvido para auxiliar no projeto básico de motores a jato que empregam esta tecnologia (SFRJ). A bancada é composta por tanques de ar comprimido, aquecedor de ar para simular a temperatura de estagnação na entrada da câmara de combustão do motor, combustível sólido e bocal de exaustão. O ar é aquecido por meio de um regenerador de calor de leito de esferas, evitando a contaminação do mesmo. O modelo matemático para projeto dimensional do ancorador de chama é baseado na teoria de reatores bem misturados acoplada ao desprendimento de grandes vórtices da zona de recirculação. Um modelo matemático para planejamento dos ensaios foi também desenvolvido. Este modelo é empregado após predições numéricas da estabilidade de chama. A bancada testes de baixo custo, bem como a metodologia de planejamento de ensaios foram validados. A bancada foi refinada e está totalmente operacional. Os resultados do modelo de estabilidade de chama indicam uma forte dependência da taxa de regressão do combustível sólido, da frequência de oscilação do motor, da temperatura e pressão de entrada do ar, entre outros parâmetros operacionais.