p Os motores de foguete contêm sistemas de combustão confinados, que são essencialmente câmaras de combustão. Nessas câmaras, interações não lineares entre combustível turbulento e fluxos de oxidante, ondas sonoras, e o calor produzido por reações químicas causa um fenômeno instável chamado "oscilações de combustão". A força dessas oscilações no corpo da câmara de combustão - o estresse mecânico na câmara - é alta o suficiente para ameaçar uma falha catastrófica do motor. O que causa essas oscilações? A resposta ainda precisa ser encontrada. p Agora, em uma descoberta, publicado em Física dos Fluidos , uma equipe incluindo o Prof. Hiroshi Gotoda, Sra. Satomi Shima, e o Sr. Kosuke Nakamura da Universidade de Ciência de Tóquio (TUS), em colaboração com o Dr. Shingo Matsuyama e o Dr. Yuya Ohmichi da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), usaram análises avançadas de séries temporais baseadas em sistemas complexos para descobrir.

p Explicando seu trabalho, O Prof. Gotoda diz:"Nosso objetivo principal foi revelar o mecanismo físico por trás da formação e sustentação de oscilações de combustão de alta frequência em um combustor cilíndrico usando métodos analíticos sofisticados inspirados por dinâmicas simbólicas e redes complexas."

p O combustor que os cientistas escolheram para simular é um dos motores de foguete modelo. Eles foram capazes de identificar o momento de transição do estado de combustão estável para as oscilações de combustão e visualizá-lo. Eles descobriram que flutuações periódicas significativas da velocidade do fluxo no injetor de combustível afetam o processo de ignição, resultando em alterações na taxa de liberação de calor. As flutuações da taxa de liberação de calor se sincronizam com as flutuações de pressão dentro do combustor, e todo o ciclo continua em uma série de loops de feedback que sustentam as oscilações de combustão.

p Adicionalmente, considerando uma rede espacial de flutuações de pressão e taxa de liberação de calor, os pesquisadores descobriram que grupos de fontes de energia acústica periodicamente se formam e colapsam na camada de cisalhamento do combustor perto da borda do tubo de injeção, ajudando ainda mais a impulsionar as oscilações de combustão.

p Essas descobertas fornecem respostas razoáveis ​​para o porquê de oscilações de combustão, embora específico para motores de foguetes líquidos. O Prof. Gotoda explica, "As oscilações de combustão podem causar danos fatais aos combustores em motores de foguete, motores aeronáuticos, e turbinas a gás para geração de energia. Portanto, compreender o mecanismo de formação das oscilações de combustão é um importante tema de pesquisa. Nossos resultados contribuirão muito para o nosso entendimento do mecanismo de oscilações de combustão geradas em motores de foguetes líquidos. "

p De fato, essas descobertas são significativas e podem abrir portas para novas rotas de exploração para evitar oscilações de combustão em motores críticos.