Descripción del proyecto
Modelización y pruebas experimentales para optimizar el rendimiento de los intercambiadores de calor en los aviones
Los intercambiadores de calor desempeñan un papel fundamental en la ingeniería aeronáutica. Se llevan a cabo esfuerzos continuos para lograr una compactación aún mayor, un peso menor y un mejor rendimiento. Los diseños actuales de los cabezales —donde el líquido entra y sale de los tubos— de los intercambiadores de calor multifásicos se basan en enfoques empíricos. Además, el funcionamiento del intercambiador de calor depende del uso de fluidos refrigerantes con un alto potencial de calentamiento global (PCG). El proyecto PANTTHER, financiado con fondos europeos, tiene como objetivo optimizar el rendimiento de los intercambiadores de calor multifásicos con fluidos de bajo PCG, utilizando un modelo de medios porosos con dinámica de fluidos computacional en 3D que tiene en cuenta los fenómenos de cambio de fase y las estructuras de las aletas. Se evaluarán la optimización topológica y los métodos adjuntos, mientras que dos instalaciones experimentales con técnicas de medición innovadoras permitirán llevar a cabo una validación óptima.
Objetivo
exPerimental And Numerical mulTiscale mulTiphasic Heat ExchangeR
Heat exchangers have a fundamental role in aviation engineering. Heat echanger development is ever in progress, to reduce the heat exchanger volume and to enhance the performances. Although the F-gas II regulation does not yet apply to the aeronautical field, actions are being taken by the entire industry to reduce the environmental footprint of air traffic and investigate the use of low GWP refrigerants. Currently, multiphasic heat exchanger headers have mainly been designed and optimized with an empirical approach and an experimental validation. And the multiphasic heat exchanger core is up-to-now designed with experimental-based correlations, all obtained with the high GWP fluids.
PANTHER project totally fits in the breakthrough requirements, taking advantage of the new optimization strategy of headers coupled with innovative CFD models of the heat exchanger core. The greatest strength of the PANTHER project is close collaboration of the CFD model development together with the experimental facilities for an optimum validation.
PANTHER project will carry out numerical simulations to optimize multiphasic heat exchanger performances: through a 3D CFD porous media model taking into account phase change phenomena and fin structures. For the optimization, topological optimization and adjoint methods will be assessed.
To validate the developed CFD models, PANTHER will design, construct, and characterize and two experimental facilities;
• The adiabatic experimental set-up will validate the adiabatic multiphasic porous media model
• The multiphasic experimental set-up will validate the multiphasic porous media model with heat and mass transfer model, and validate also the optimization chain methodology. The facility will work with an air mass flow range of 0.01 kg/s to 0 0.5 kg/s, an air temperature range of [-10:60°C], refrigerant flow range up to 80 g/s. The chosen fluid for testing is R1234ze.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
RIA - Research and Innovation actionCoordinador
1640 Sint-Genesius-Rode
Bélgica