Modellare il trasferimento di calore nei motori a getto
I motori a combustione, detti anche motori a getto o motori a turbine a gas, sono stati progettati per bruciare carburante in un processo chiamato appropriatamente combustione. Essi trasferiscono energia chimica nei legami che tengono uniti gli atomi di carburante in energia meccanica per eseguire il lavoro. L'accensione di carburante in presenza di ossigeno produce gas di scarico molto caldi. Questi vengono convogliati attraverso un ugello che li fa accelerare e causa la rotazione delle lame della turbina, molto similmente a come il vento fa ruotare un mulino a vento, fornendo la spinta per sollevare l'aereo. Le pressioni economiche e ambientali incoraggiano l'industria aerospaziale a sviluppare motori più leggeri ed efficienti con meno emissioni e minori costi di produzione e operativi. I ricercatori europei, determinati a partire dal successo del precedente progetto AITEB ("Aerothermal investigations on turbine endwalls and blades") hanno sviluppato il progetto AITEB-2. Il loro scopo è stato quello di sviluppare un design del motore a turbine aero-termodinamico, provocando la riduzione del peso del motore, il tempo di commercializzazione, i costi e le emissioni. Gli scienziati si sono concentrati sull'interazione di gas caldi con pareti più fredde, luogo in cui si verifica il cosiddetto trasferimento di calore coniugato, un argomento difficile per il quale è stato necessario sviluppare molti strumenti numerici necessari, tra cui un risolutore parallelo su larga scala. Sono stati valutati due studi del caso, una fiamma e la sua interazione con una parete e un flusso di gas caldi e la loro interazione con la lama di una turbina. I complicati metodi numerici delle dinamiche fluide computazionali (CFD) sviluppati per il progetto AITEB-2, comprendenti un risolutore di turbolenza a vortice grande (LES), hanno fornito un'importante visuale nel design delle turbine a gas. Ulteriori studi numerici e l'ottimizzazione combinata al lavoro sperimentale hanno il potenziale di offrire un importante impatto sull'industria di progettazione degli aeromotori.
