Raffreddamento migliorato per gli aeromotori futuri
L’efficienza nel consumo di carburante dei motori a getto dipende in larga misura dalle prestazioni della turbina. La progettazione del sistema di raffreddamento della turbina rimane una delle parti più difficili dello sviluppo del motore, e i progettisti si affidano eccessivamente a strumenti empirici per creare nuovi progetti. Il progetto ERICKA (Engine representative internal cooling knowledge and applications), finanziato dall’UE, ha effettuato numerosi test in piattaforme di verifica per ottimizzare i progetti di raffreddamento delle pale delle turbine. Il lavoro sperimentale è stato integrato dall’analisi computazionale e dalla modellazione. La tecnologia di raffreddamento all’avanguardia rappresenta un’area fondamentale per la progettazione migliorata del raffreddamento a pale delle turbine a gas. Gran parte del lavoro è stato rivolto all’ottimizzazione delle prestazioni di raffreddamento dei sistemi di intromissione. Sono state testate diverse posizioni, angoli e forme per i fori del getto, per valutare le prestazioni di raffreddamento della pala. Per ottenere migliori risultati, sono stati spostati anche i fori del getto e le posizioni delle alette. I partner del progetto hanno studiato dettagliatamente le geometrie statiche e rotanti di raffreddamento tipiche dei motori attuali e futuri. Gli esperimenti hanno portato alla selezione di nuove geometrie da progettare, produrre e testare. ERICKA ha offerto dati di misurazione di classe mondiale del coefficiente di trasferimento del calore (HTC) e sviluppato metodi di calcolo per sfruttare con vantaggio la rotazione e migliorare il design di raffreddamento e l’efficienza della turbina. L’analisi delle dinamiche fluide computazionali ha aiutato a prevedere i flussi interni. Il progetto ha supportato lo sviluppo di software di progettazione appositamente per la progettazione di impianti di raffreddamento. In base alle misurazioni di HTC, i partner del progetto hanno sviluppato un codice per individuare i design ottimali di passaggio del raffreddamento per turbine ad alta e bassa pressione. Dal sito web del progetto può essere scaricata una banca dati contenente i dati sul trasferimento del calore e sulle misurazioni della perdita di pressione proveniente dalla geometria ottimizzata della struttura statica. ERICKA ha puntato a ridurre le emissioni di anidride carbonica dell’1 % rispetto ai motori di riferimento del 2000. Il progetto ha migliorato notevolmente la comprensione del trasferimento di calore e del raffreddamento per consentire lo sviluppo di nuove soluzioni di raffreddamento. Le attività di divulgazione del progetto includono una presentazione e un poster presentato in occasione di un laboratorio oltre al sito web del progetto.
Parole chiave
Motori a turbina, impianto di raffreddamento, pale delle turbine, trasferimento di calore
