PPGAERO/CCET

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: ANDRÉ LUÍS RODRIGUES SANTANA
DATA: 28/02/2023
HORA: 15:00
LOCAL: SALA VIRTUAL. https://meet.google.com/dsa-orir-ofd
TÍTULO: SIMULAÇÃO TÉRMICA E GERAÇÃO DE ENERGIA DE UM CUBESAT
PALAVRAS-CHAVES: Simulação CFD. Nanossatélite. Tubo de Calor. CubeSat.
PÁGINAS: 142
GRANDE ÁREA: Engenharias
ÁREA: Engenharia Aeroespacial
SUBÁREA: Materiais e Processos para Engenharia Aeronáutica e Aeroespacial
RESUMO: CubeSat é um satélite padrão baseado nas dimensões de um cubo com 10x10x10 cm, cuja academia e indústria já realizaram várias missões de sucesso em na última década e ainda apresentam significativo potencial de crescimento nos anos seguintes. No espaço, esses pequenos nanossatélites devem sobreviver no ambiente de vácuo, com intensa variação de temperatura e gradiente térmico que pode fazer com que enfrente variações acima de 60°C e alguns minutos depois atingem temperaturas abaixo de -30°C sob a sombra da Terra. Um subsistema crítico do CubeSats é o sistema de potência, responsável pela geração de energia elétrica utilizada para executar as tarefas. A maioria dos satélites, incluindo CubeSats, usam painéis fotovoltaicos para converter a irradiação solar em energia elétrica, um fenômeno cuja produção total é proporcional à entrada de irradiância, mas inversamente proporcional à temperatura. Níveis de alta temperatura reduzem a eficiência desse fenômeno fotovoltaico e, portanto, deve ser evitado, especialmente em tecnologias de energia limitada como satélites. Em erros típicos do CubeSat, o satélite deve buscar altos níveis de radiação do Sol para maximizar a energia geração; no entanto, será seguido por um aumento indesejado de temperatura, a menos que há algum controle térmico para gerenciá-lo. Devido à forma cúbica, a superfície oposta ao fluxo solar está necessariamente sob a sombra do CubeSat, por isso rejeita o calor em direção ao espaço e não pode gerar energia. As restrições mecânicas e elétricas dos CubeSats são proibitivos para o controle térmico ativo típico encontrado em satélites regulares, mas tecnologias como tubos de calor são bons candidatos para pequenos satélites porque eles são compactos, operam com base em um gradiente de temperatura entre seu evaporador e seções do condensador, sem energia elétrica e sem partes móveis. Por esta razão, a presente pesquisa utiliza um modelo geométrico representativo do CubeSat 1U, com painéis solares em todas as faces do satélite conectados termicamente e eletricamente com um gerador termoelétrico para geração de energia remota, integrado a tubos de calor que conduzem o fluxo térmico para faces do CubeSat em eclipse. As simulações são resolvidas numericamente no software Ansys CFX, simultaneamente com simulações utilizando o software Matlab para resolver a rotina de equações elétricas do gerador termoelétrico e sistema fotovoltaico. Investigando o quanto o desempenho elétrico de energia fotovoltaica dos painéis melhora quando o tubo de calor e gerador termoelétrico interagem com os painéis solares nas condições extremas espaciais de uma missão CubeSat típica. Atestando, fontes alternativas de geração de energia com base no gerador termoelétrico com auxílio de tecnologias de transferência de calor. Os resultados mostram que a introdução de um tubo de calor entre os painéis solares melhora a geração de energia e desempenho em comparação com simulações sem o tubo de calor. O aproveitamento de calor operacional irradiado sobre os painéis, são absorvidos pelo gerador termoelétrico que apresenta baixa potência de saída, característica da necessidade de altos gradientes de temperatura entre as placas cold e hot do gerador. A utilização de um tubo de calor conectado na face contrária do gerador, provém uma maior dissipação térmica, aumentando o gradiente de temperatura, resultando em um aumento de eficiência do sistema combinado painel solar e gerador termoelétrico, assegurando o potencial como fonte alternativa de energia de geradores termoelétricos em CubeSats
MEMBROS DA BANCA:
Co-orientador externo à instituição - EDEMAR MORSCH FILHO - UNESP
Externo à Instituição - EDVAN MOREIRA - UEMA
Presidente - 2227891 - FRANCISCO DAS CHAGAS DE SOUZA
Externo à Instituição - GINALBER LUIZ DE OLIVEIRA SERRA - IFMA