Combustione magra e pulita - Modelli migliori per la progettazione dei combustori
I sistemi di combustione con miscela povera forniscono maggiori benefici, riducendo le emissioni di ossidi di azoto (NOx). Tuttavia, le emissioni di monossido di carbonio, idrocarburi incombusti e fuliggine limitano il funzionamento del combustore in svariate condizioni. In questo modo, gli ingegneri non sono in grado di prevedere in modo affidabile il tipo e la quantità di emissioni dei combustori, rendendo difficile la creazione di un design più ecologico e conveniente. Questa sfida è stata affrontata dal progetto DREAMCODE (Development of reliable emission and atomization models for combustor design), che ha sviluppato metodi computazionali per l’utilizzo nella progettazione di combustori a basse emissioni. I partner del progetto hanno in primo luogo sviluppato e affinato dettagliati meccanismi di reazione relativi a surrogati di combustibile per aviogetto, descrivendo i complicati processi che stanno dietro l’ossidazione del combustibile e la formazione delle emissioni. È stato scoperto che il nuovo meccanismo funziona bene per una vasta gamma di casi di test, con significativi miglioramenti nelle previsioni di precursori di NOx e fuliggine. I ricercatori hanno inoltre costruito modelli multivariati di fuliggine, cruciali per la descrizione dei complessi fenomeni chimici e fisici coinvolti nella formazione di fuliggine, e hanno successivamente migliorato i modelli statistici. Inoltre sono stati sviluppati metodi di chimica riduttiva da includere modelli chimici dettagliati nei calcoli di dinamica dei fluidi computazionali. Il team di ricerca ha creato modelli di interruzione dello spruzzo per prevedere la distribuzione del carburante nel combustore, la quale vanta un effetto rilevante sulle emissioni. Infine, sono state eseguite simulazioni idrodinamiche dettagliate per le particelle lisce, consentendo agli scienziati di comprendere l’interruzione del combustibile. Queste nuove conoscenze sono state usate per sviluppare un modello di spruzzo che ha predetto la dimensione relativa alla distribuzione delle goccioline. Gli esiti del progetto DREAMCODE consentiranno agli sviluppatori di motori aeronautici di creare un motore con un sistema di combustione caratterizzato da minori emissioni e di ridurre il numero delle costose prove sperimentali, le quali richiedono molto tempo. Guadagnando un vantaggio competitivo rispetto ai concorrenti globali, l’industria europea dei motori aeronautici contribuirà a creare posti di lavoro e a offrire benefici per l’economia dell’UE, attivando nuove soluzioni tecnologiche sostenibili sul mercato, in maniera più rapida.
Parole chiave
Design del combustore, emissioni, combustione magra, DREAMCODE, motore aeronautico
