Descrizione del progetto
Modellizzazione e test sperimentali per l’ottimizzazione delle prestazioni degli scambiatori di calore negli aeromobili
Gli scambiatori di calore svolgono un ruolo cruciale nel settore dell’ingegneria aeronautica. Si stanno compiendo tentativi continui per ottenere maggiore compattezza, peso ridotto e prestazioni più elevate. Le progettazioni attuali relative a testate multifase di scambiatori di calore, in cui il liquido entra ed esce dai tubi, si fondano su approcci di carattere empirico. Per di più, il funzionamento dello scambiatore di calore si basa sull’uso di fluidi refrigeranti con un alto potenziale di riscaldamento globale. Il progetto PANTTHER, finanziato dall’UE, si propone di ottimizzare le prestazioni di scambiatori di calore multifase con basso potenziale di riscaldamento globale, utilizzando un modello 3D di mezzo poroso realizzato tramite fluidodinamica computazionale che tiene conto dei fenomeni di cambiamento di fase e della struttura delle alette. Verranno valutati l’ottimizzazione topologica e metodi aggiunti, mentre due strutture di sperimentazione dotate di tecniche innovative di misurazione permetteranno una convalida ottimale.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Meccanismo di finanziamento
RIA - Research and Innovation actionCoordinatore
1640 Sint-Genesius-Rode
Belgio