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@PhDThesis{Leite:2015:CoAnAe,
               author = "Leite, Paulo Henrique Mineiro",
                title = "Computational analysis of the aerothermodynamic effects in a 
                         reentry vehicle with surface discontinuity like a combined 
                         GAP/STEP",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2015",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2015-06-25",
             keywords = "escoamento hipers{\^o}nico, escoamento rarefeito, geometria 
                         combinada filete/degrau, ve{\'{\i}}culo de reentrada, hypersonic 
                         flow, rarefied flow, combined gap/step flow, reentry vehicle.",
             abstract = "This work is a computational study of a hypersonic rarefied 
                         non-reacting flow past a combined gap/step configuration at 
                         zero-degree angle of attack in thermal nonequilibrium conditions. 
                         Effects on the flowfield structure and on the aerodynamic surface 
                         quantities due to changes in the gap L/H ratio and on the step 
                         frontal-face height h in a combined gap/step configuration are 
                         investigated by employing the Direct Simulation Monte Carlo 
                         method. The work focuses the attention of designers of hypersonic 
                         configurations on the fundamental parameter of surface 
                         discontinuity, which can have an important impact on even initial 
                         design. The results presented highlight the sensitivity of the 
                         primary flowfield properties - velocity, density, pressure, and 
                         temperature -to changes in the gap L/H ratio and in the step 
                         frontal-face height h in a combined gap/step configuration. In 
                         addition, the behavior of heat transfer, pressure and skin 
                         friction coefficients due to variation in the gap L/H ratio and in 
                         the step frontal-face height h is detailed. For the conditions 
                         investigated in the present account, the analysis shows that 
                         hypersonic flow past a combined gap/step configuration in the 
                         transition flow regime is characterized by a strong compression 
                         ahead of a combined gap/step, which influences the aerodynamic 
                         surface properties upstream and adjacent to the step frontal-face. 
                         The analysis also shows that the upstream disturbance imposed by 
                         the combined gap/step configuration increased with increasing the 
                         step frontal-face height h. As a consequence, it was found that 
                         the aerodynamic heating and pressure loads were affected by the 
                         step frontal-face height changes. Locally high heating and 
                         pressure loads were observed at three locations along the surface, 
                         i.e., on the lower surface, on the frontal-face surface, and on 
                         the upper surface. It was evident that these loads increased with 
                         increasing the step frontal-face h. Peak values for the heat 
                         transfer coefficient on the frontal-face surface were at least one 
                         order of magnitude larger than the maximum value observed for a 
                         smooth surface, i.e., a flat-plate without a combined gap/step. 
                         Furthermore, the gap L/H ratio in a combined gap/step did not 
                         affect the aerodynamic surface coefficients along lower surface. 
                         Additionally, it was also found that density and pressure inside 
                         the gap in a combined gap/step configuration dramatically 
                         increased when compared to those observed for the gap alone due to 
                         the presence of the step. Finally, a comparison of the present 
                         simulation results with numerical and experimental data showed 
                         close agreement concerning to the wall pressure and kinetic 
                         temperature acting on the combined gap/step surface. RESUMO: O 
                         presente trabalho descreve um estudo computacional de um 
                         escoamento hipers{\^o}nico rarefeito n{\~a}o-reativo incidindo 
                         sobre uma geometria definida pela combina{\c{c}}{\~a}o de um 
                         filete e um degrau. Nesse estudo, investigou-se, utilizando-se o 
                         m{\'e}todo Direct Simulation Monte Carlo (DSMC), o efeito na 
                         estrutura do escoamento e nas quantidades aerodin{\^a}micas na 
                         superf{\'{\i}}cie da geometria devido a mudan{\c{c}}as na 
                         raz{\~a}o argura/profundidade (L/H) do filete e na altura h da 
                         face frontal do degrau. Define-se por estrutura do escoamento a 
                         distribui{\c{c}}{\~a}o das propriedades prim{\'a}rias, tais 
                         como velocidade, massa espec{\'{\i}}fica, press{\~a}o e 
                         temperatura, ao redor da geometria filete/degrau. Denota-se como 
                         propriedades aerotermodin{\^a}micas na superf{\'{\i}}cie o 
                         fluxo de calor e as for{\c{c}}as normal e tangencial agindo na 
                         superf{\'{\i}}cie em termos de coeficiente de transfer{\^e}ncia 
                         de calor, coeficiente de press{\~a}o, e coeficiente de atrito. Os 
                         resultados obtidos apresentam o comportamento dessas propriedades 
                         devido a mudan{\c{c}}as nos dois par{\^a}metros 
                         geom{\'e}tricos, a raz{\~a}o L/H e a altura h. O estudo mostrou 
                         que a estrutura do escoamento ao redor da geometria filete/degrau 
                         {\'e} caracterizada por uma forte zona de compress{\~a}o a 
                         montante do degrau, na qual afeta as propriedades 
                         aerodin{\^a}micas n{\~a}o somente na superf{\'{\i}}cie a 
                         montante da geometria filete/degrau bem como na face do degrau. A 
                         an{\'a}lise tamb{\'e}m mostrou que a extens{\~a}o desse efeito 
                         a montante aumentou com o aumento da face frontal h do degrau. 
                         Como resultado, as cargas t{\'e}rmicas e de press{\~a}o foram 
                         afetadas devido a mudan{\c{c}}as na altura h do degrau. Altas 
                         cargas t{\'e}rmicas e de press{\~a}o foram observadas em 
                         determinadas posi{\c{c}}{\~o}es na superf{\'{\i}}cie a 
                         montante a geometria filete/degrau, na face do degrau, e na 
                         superf{\'{\i}}cie a jusante a geometria. Os valores obtidos para 
                         o coeficiente de transfer{\^e}ncia de calor ao longo da face do 
                         degrau, foram de uma ordem de magnitude superiores ao valor 
                         m{\'a}ximo observado para uma superf{\'{\i}}cie livre de 
                         descontinuidades, i.e., uma placa plana sem a geometria 
                         filete/degrau. No que concerne as varia{\c{c}}{\~o}es da 
                         raz{\~a}o L/H do filete em uma geometria combinada filete/degrau, 
                         observou-se que estas varia{\c{c}}{\~o}es n{\~a}o afetaram as 
                         propriedades aerotermodin{\^a}micas ao longo da 
                         superf{\'{\i}}cie inferior, para as condi{\c{c}}{\~o}es 
                         investigadas. Ademais foi tamb{\'e}m observado um aumento 
                         expressivo nas propriedades prim{\'a}rias de press{\~a}o e massa 
                         espec{\'{\i}}fica dentro do filete presente na geometria 
                         filete/degrau, devido a presen{\c{c}}a do degrau, quando 
                         comparados aos resultados obtidos de quando da exist{\^e}ncia de 
                         somente o filete. Finalmente, dados experimentais e num{\'e}ricos 
                         quando comparados com os dados obtidos pela presente 
                         simula{\c{c}}{\~a}o, mostraram estar bem pr{\'o}ximos dos 
                         valores obtidos para as propriedades de temperatura e press{\~a}o 
                         que agem sobre a superf{\'{\i}}cie da geometria filete/degrau.",
            committee = "Santos, Wilson Fernando Nogueira dos (presidente/orientador) and 
                         Travelho, Jer{\^o}nimo dos Santos and Kalempa, Denise and Nova, 
                         Helcio Francisco Villa and Machado, Humberto Araujo",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "An{\'a}lise computacional dos efeitos aerotermodn{\^a}micos em 
                         um ve{\'{\i}}culo de reentrada com descontinuidade na 
                         superf{\'{\i}}cie do tipo filete/degrau.",
             language = "en",
                pages = "187",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3JL5CRP",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3JL5CRP",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "26 nov. 2020"
}


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