Strumenti per la progettazione di motori a reazione
I viaggi aerei sono in aumento e si prevede che continueranno a crescere nel prossimo futuro. I motori a propulsione degli aerei non solo producono la spinta che mantiene gli aerei in cielo, ma sono anche responsabili di una notevole quantità di emissioni di biossido di carbonio (CO2) e della produzione di ossidi di azoto nocivi (NOx). Per abbassare le emissioni e ridurre al minimo l'impatto ambientale dei viaggi aerei in continuo aumento sono necessari nuovi sistemi di combustione. La combustione è il processo con cui si brucia combustibile. L'aria viene risucchiata nel motore e compressa. Il carburante viene spruzzato nell'aria e una scintilla infiamma la miscela. I gas di combustione si espandono e vengono spinti fuori dal retro del motore, creando la spinta che fa avanzare l'aereo. Nonostante sembri relativamente semplice, sfrutta processi chimici e termodinamici complessi. Per creare la spinta massima con emissioni minime, ingegneri e scienziati devono progettare il motore in modo da creare la giusta miscela di gas con il giusto tempo di accensione e scarico. Senza l'uso di modelli predittivi gli scienziati dovrebbero eseguire molte prove per sviluppare e ottimizzare motori a combustione avanzati per il futuro. I ricercatori europei hanno sviluppato gli strumenti di progettazione necessari grazie ai finanziamenti UE del progetto Timecop-AE ("Toward innovative methods for combustion prediction in aero-engines"). I ricercatori hanno adattato un approccio di successo per simulare i flussi turbolenti di combustibili gassosi (large eddy simulation, LES) al processo di combustione sia nei motori convenzionali che in quelli a combustione povera. Questi ultimi usano meno combustibile e generano meno gas serra, ma più emissioni di NOx. Nonostante siano sicuri che svolgeranno un ruolo fondamentale nei progetti futuri, è ancora necessario risolvere importanti problemi, come il funzionamento compromesso della camera di combustione. Gli strumenti predittivi di Timecop-AE ora consentono ai progettisti di modellare il processo di combustione e, in particolare, i fenomeni transitori e instabili senza la necessità di numerosi esperimenti su banco di prova. Potenziando l'efficienza dei motori futuri e riducendo il costo e il tempo necessari per introdurre nuovi prodotti nel mercato, si garantirà una posizione di spicco per i produttori europei di motori aerospaziali.
