Description du projet
Modélisation et essais expérimentaux pour optimiser les performances des échangeurs thermiques dans les avions
Les échangeurs thermiques jouent un rôle fondamental dans l’ingénierie aéronautique. Des efforts continus sont déployés pour augmenter la compacité, réduire du poids et atteindre de meilleures performances. Les conceptions actuelles des collecteurs d’échangeurs thermiques multiphases – où le liquide entre et sort des tubes – sont basées sur des approches empiriques. De plus, le fonctionnement de l’échangeur thermique repose sur l’utilisation de fluides réfrigérants à fort potentiel de réchauffement planétaire. Le projet PANTTHER, financé par l’UE, vise à optimiser les performances des échangeurs thermiques multiphases avec des fluides à faible PRP (potentiel de réchauffement de la planète), en utilisant un modèle MFD (mécanique des fluides numériques) 3D en milieux poreux qui tient compte des phénomènes de changement de phase et des structures des ailettes. L’optimisation topologique et les méthodes annexes seront évaluées, tandis que deux installations expérimentales dotées de techniques de mesure innovantes permettront une validation optimale.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
RIA - Research and Innovation actionCoordinateur
1640 Sint-Genesius-Rode
Belgique