27 agosto 2019

27 Ago 2019: 14 anos do GFCS

Hoje faz 14 anos que foi fundadoGrupo de Foguetes Carl Sagan (GFCS) da Universidade Federal do Paraná (UFPR).

Arte: Nilton Anschau Júnior




Parabéns a todos que ajudaram nas conquistas do GFCS que podem ser vistas nos links
http://servidor.demec.ufpr.br/foguete/Premios_GFCS/
http://servidor.demec.ufpr.br/foguete/Recordes/
http://servidor.demec.ufpr.br/foguete/Membros/

Agradeço a todos os alunos, técnicos, professores, profissionais, instituições e empresas que já colaboraram com o GFCS.

Site do Grupo de Foguetes Carl Sagan (GFCS): http://www.foguete.ufpr.br/




24 agosto 2019

Publicado artigo no periódico AMM sobre o método CRRE para escoamento de fluidos compressíveis

Foi publicado online no períodico Applied Mathematical Modelling (AMM), da editora Elsevier, o artigo "Completed repeated Richardson extrapolation for compressible fluid flows", no dia 16 Ago 2019.

O artigo é de autoria de Nicholas D. P. Silva, Carlos H. Marchi, Luciano K. Araki, Rafael B. R. Borges, Guilherme Bertoldo e Chi-Wang Shu.

Abstract
Richardson extrapolation is a powerful approach for reducing the spatial discretization errors and increasing, in this way, the accuracy of the computed solution obtained by use of many numerical methods for solving different scienti c and engineering problems. This approach has been used in a variety of computational fuid dynamics problems to reduce the numerical errors, but its use has been restricted mainly to the computation of incompressible fuid fows and on grids with coincident nodes. In this work we present a completed repeated Richardson extrapolation (CRRE) procedure for a more
generic type of grid not necessarily with coincident nodes, and test it on compressible fuid fows. Three tests are performed for one-dimensional and quasi-one-dimensional Euler equations: (i) Rayleigh fow, (ii) isentropic flow, and (iii) adiabatic fow through a nozzle. The last test involves a normal shock wave. To build a simple solver, these problems are solved by a fi rst-order upwind-type fi nite difference method as the base scheme. The normal shock wave problem is also solved with a high-order weighted essentially nonoscillatory (WENO) scheme to compare it with the CRRE procedure. The procedure we propose can increase the achieved accuracy and signi cantly decrease the magnitude of the spatial error in all three tests. Its performance is best demonstrated in the Rayleigh fow test, where the spatial discretization error is reduced by seven orders of magnitude and the achieved accuracy is increased from 0.998 to 6.62 on a grid with 10,240 nodes. Similar performance is observed for isentropic fow, for which the spatial discretization error is reduced by nine orders of magnitude and the achieved accuracy is increased from 0.996 to 6.73 on a grid with 10,240 nodes. Finally, in adiabatic fow with a normal shock wave, the procedure can reduce the spatial discretization error both upstream and downstream of the shock. However, the more expensive high-order WENO scheme results in errors of lower magnitude upstream of the shock and a sharper shock transition for this shocked test case.

Este artigo é uma produção do Grupo de Pesquisa em CFD, propulsão e aerodinâmica de foguetes da UFPR (http://www.cfd.ufpr.br/), em colaboração com os professores Borges, Bertoldo e Shu de outras instituições, e resultado da tese de doutorado de Nicholas D. P. Silva.

O artigo está disponível em https://doi.org/10.1016/j.apm.2019.07.024

Um arquivo PDF do artigo completo pode ser solicitado através do
e-mail chmcfd@gmail.com



11 agosto 2019

645 metros: novo recorde brasileiro de minifoguete com motor da classe D

No dia 29 Jul 2019 o minifoguete LAE-132 atingiu 645 metros de apogeu com um motor-foguete comercial da classe D, estabelecendo um novo recorde brasileiro de minifoguetes com motor da classe D.

Histórico dos recordes brasileiros de minifoguetes com motor da classe D:
85 m em 19 Abr 2015 minifoguete R4-D da FnaF/Unicamp
92 m em 6 Fev 2016 minifoguete Épsilon-19 do LAE/GFCS/UFPR
261 m em 22 Abr 2016 minifoguete Bixcoito-9 do GFRJ/UERJ
402 m em 30 Abr 2017 minifoguete Águia Real da GREAVE/UP

Características principais do minifoguete LAE-132:
  • Comprimento total = 391 mm
  • Diâmetro máximo = 20,0 mm
  • Massa total no momento do lançamento = 92,4 g
  • Tubo-foguete: fenolite
  • Nariz parabólico de fibra de vidro
  • Número de empenas = 3
  • 2 altímetros a bordo: 1 micropeak da Altus Metrum e 1 Alt15K/WD da PerfectFlite
  • Sistema de recuperação: paraquedas circular de 150 mm de diâmetro

Características principais do motor-foguete (dados do fabricante certificados pela NAR):
  • Impulso total = 19,59 N.s
  • Empuxo médio = 20,84 N
  • Tempo de queima = 0,94 s
  • Massa de propelente = 9,6 g
  • Fabricante: Aerotech
  • Classe = D21-7
  • Propelente: composite

Condições do lançamento:
  • Local: Vacaria da CPAI/DEPEN/PR em Piraquara (PR)
  • Altitude em relação ao nível do mar = 903 m
  • Rampa de lançamento de 3 hastes
  • Ângulo de lançamento com a horizontal = 87 graus
  • Pressão do ar = 91,9 kPa
  • Temperatura do ar = 25 g C
  • Umidade relativa do ar = 51 %
  • Velocidade do vento = 0 a 5,2 km/h
  • Horário: 12:44 h

Resultados principais do voo do minifoguete LAE-132:
  • Apogeu = 645 m  (média de 2 altímetros)
  • Tempo de voo até o apogeu = 8,71 s  (média de 2 altímetros)
  • Velocidade máxima = 598 km/h (dado de 1 altímetro)
  • Aceleração máxima = 21 g  (dado de 1 altímetro)
  • Altura no fim da queima = 110 m  (dado de 1 altímetro)
  • Velocidade média de queda = 54 km/h (dado de 1 altímetro)
  • Tempo total de voo = 51,4 s  (dado de 1 altímetro)
  • Distância entre os pontos de lançamento e de impacto após o voo = 169 m

Na ejeção do paraquedas ocorreu o rompimento do cabo que unia a parte inferior do minifoguete LAE-132, contendo o motor e as empenas, e a parte superior com o nariz, altímetros e paraquedas. As duas partes foram encontradas após o voo.

O lançamento do minifoguete LAE-132 foi uma realização do Grupo de Foguetes Carl Sagan (GFCS) [http://www.foguete.ufpr.br/] da Universidade Federal do Paraná (UFPR).

Seguem algumas fotos feitas por Carlos H. Marchi.

O MF LAE-132, um motor e seu ignitor.

O MF LAE-132 em sua rampa de lançamento junto com a
equipe que o projetou: Filipe, Carlos, Dener e Giovanne.

Os 2 altímetros do MF LAE-132.

A parte superior do MF LAE-132 no local de pouso.

A equipe que participou do lançamento do MF LAE-132:
Filipe, Carlos, Dener, Giovanne, Lucas, Foltran e Marchi.

Trajetória do MF LAE-132 segundo o altímetro MicroPeak.

A obtenção deste recorde do minifoguete LAE-132 só foi possível graças às seguintes pessoas e instituições:
  • Filipe Fontenele
  • Departamento de Engenharia Mecânica (DEMEC) do Setor de Tecnologia (TC) da UFPR
  • Setor de Tecnologia (TC) da UFPR
  • CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), Brasília 
  • CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior), Brasília
  • Colônia Penal AgroIndustrial (CPAI) do Departamento Penitenciário (DEPEN) do Paraná
Somos muito gratos a todos pelo apoio.

08 agosto 2019

[8 Ago 2019] Plano de experimentos em solo e voo

O plano atual de experimentos do Grupo de Foguetes Carl Sagan (GFCS), da Universidade Federal do Paraná (UFPR), é o seguinte:

18 de agosto de 2019 (domingo) de manhã
Local: LMH/Centro Politécnico/UFPR/Curitiba
2 TE motor Netuno-M sem tubeira
3 TE motor Plug (classe G)
1 TE motor Saturno (classe I)

31 de agosto de 2019 (sábado) de manhã
Local: LMH/Centro Politécnico/UFPR/Curitiba
(Disciplina Projeto e Lançamento de Espaçomodelos)
TE de motores comerciais: a definir

2 de setembro de 2019 (segunda-feira) de manhã
Local: Vacaria/CPAI/Piraquara
LT MF Netuno-F/Paraná-23/v2 (classe F) para H300
LT MF Plug/Paraná-24 (classe G) para H500
Alternativa em caso de chuva no dia 2: dia 5 de setembro nos mesmos local e período

15 de setembro de 2019 (domingo) de manhã
Local: LMH/Centro Politécnico/UFPR/Curitiba
3 TE motor Plug (classe G)

12 de outubro de 2019 (sábado) [feriado nacional] de manhã
(IV Campanha de Popularização dos Minifoguetes da UFPR)
Local: campo de futebol 1 do CED/Centro Politécnico/UFPR/Curitiba
LT de vários foguetemodelos: a definir
Alternativa em caso de chuva no dia 12: dia 13 de outubro nos mesmos período e local

28 de outubro de 2019 (segunda-feira) de manhã
Local: Vacaria/CPAI/Piraquara
LT MF a definir
Alternativa em caso de chuva no dia 28: dia 31 de outubro nos mesmos local e período

10 de novembro de 2019 (domingo) de manhã
Local: LMH/Centro Politécnico/UFPR/Curitiba
2 TE motor Netuno-M sem tubeira

15 a 17 de novembro de 2019 (6a a domingo)
Local: Fazenda Santa Maria do Rincão do Ipê/Campo Largo
(Encontro da BAR para teste de foguetes experimentais)
LT de vários foguetes experimentais com apogeus entre 1 e 5 km

24 de novembro de 2019 (domingo) de manhã
(Disciplina Projeto e Lançamento de Espaçomodelos)
Local: campo de futebol 1 do CED/Centro Politécnico/UFPR/Curitiba
LT de vários foguetemodelos: a definir
Alternativa em caso de chuva no dia 24: dia 1 de dezembro nos mesmos período e local

2 de dezembro de 2019 (segunda-feira) de manhã
Local: Vacaria/CPAI/Piraquara
LT MF a definir
Alternativa em caso de chuva no dia 2: dia 5 de dezembro nos mesmos local e período

8 de dezembro de 2019 (domingo) de manhã
Local: LMH/Centro Politécnico/UFPR/Curitiba
TE de motores a definir

15 de dezembro de 2019 (domingo) de manhã
Local: campo de futebol 1 do CED/Centro Politécnico/UFPR/Curitiba
LT de vários foguetemodelos: a definir
Alternativa em caso de chuva no dia 15: dia 22 de dezembro nos mesmos período e local

MF: minifoguete; TE: testes estático; LT: lançamento; TR: teste de resistência; TS: teste de sistema; TP: teste de propelente

Interessados em participar dos testes em qualquer data acima devem entrar em contato através do e-mail chmcfd@gmail.com

Minifoguete  Urano/Paraná-XX preparado para lançamento
em 15 Jan 2019, Piraquara (PR). Foto: Thiago Lopes Quevedo.