Modelowanie wymiany ciepła w silnikach odrzutowych
Silniki spalinowe, zwane również silnikami odrzutowymi lub silnikami turbinowymi, są zaprojektowane do spalania paliwa w procesie trafnie określonym mianem spalania. Przenoszą one energię chemiczną w wiązaniach atomów paliwa w energię mechaniczną niezbędną do pracy. Zapłon paliwa w obecności tlenu wytwarza gorące gazy spalinowe. Gazy te kształtowane są przez dyszę, która przyspiesza je i wywołuje obroty łopatek turbiny, podobnie jak wiatr uruchamia wiatrak, zapewniając ciąg unoszący samolot. Presja ekonomiczna i środowiskowa zachęca przemysł lotniczy do rozwoju lżejszych i wydajniejszych silników o niższej emisji oraz niższych kosztach produkcyjnych i operacyjnych. Zamiar europejskich naukowców w zakresie wykorzystania sukcesu poprzedniego projektu "Badania aerotermiczne turbinowych ścian ograniczających i łopatek" (AITEB) przekształcił się w projekt AITEB-2. Ich celem było stworzenie projektu aerotermodynamicznego silnika turbinowego umożliwiającego ograniczenie masy silnika, czasu do wprowadzenia na rynek, kosztów i emisji. Naukowcy skupili się na interakcji gorących gazów z zimnymi ścianami, tj. w miejscu tzw. sprzężonej wymiany ciepła, stanowiącej trudne zagadnienie, dla którego konieczne było opracowanie wielu niezbędnych narzędzi numerycznych, w tym masywnie równoległego analizatora. Oceniono dwa studia przypadku, płomień i jego interakcję ze ścianą, a także przepływ gorących gazów i ich interakcja z łopatkami turbiny. Skomplikowane metody numeryczne obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) opracowane w ramach projektu AITEB-2, w tym analizator turbulencyjny symulacji wielkich wirów (LES), zapewniły istotną wiedzę w zakresie konstrukcji efektywnych turbin gazowych. Dalsze badania numeryczne i optymalizacja w połączeniu z działaniami eksperymentalnymi wykazują potencjał wywarcia istotnego wpływu na przemysł projektowania silników lotniczych.
