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Strumenti per la progettazione di motori a reazione

Normalmente per modificare i motori a reazione al fine di ottenere un'efficienza superiore ed emissioni ridotte sono necessari numerosi esperimenti su costosi banchi di prova. Alcuni scienziati europei hanno sviluppato strumenti di modellazione predittivi per velocizzare il processo.
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.

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