Dissertação

Early-Stage Design Optimization of a Low NOx Emissions Turbofan at Off-Design Operating Conditions EVALUATED

Esta tese debruça-se sobre a otimização de um motor turbofan num estádio preliminar de conceção para a obtenção de um baixo nível de emissões de NOx sob diferentes condições de operação. Estas emissões originam efeitos nocivos no ambiente e na saúde, tanto ao nível do solo como em cruzeiro. A sua redução é imposta pelo crescimento previsto do tráfego aéreo. Todavia, alcançá-la sem comprometer o desempenho, é um dos maiores desafios da indústria aeronáutica. Os modelos aero-termodinâmicos 0-D são uma ferramenta poderosa para o desenho de motores num estádio preliminar da sua conceção. Eles fornecem resultados simples mas termodinamicamente realistas, não exigindo uma descrição completa da geometria do motor. Assim, este trabalho apresenta um modelo aero-termodinâmico 0-D de um motor turbofan de dois e três eixos cuja finalidade é analisar parametricamente a operação em condições de projeto e fora destas, e prever as emissões de NOx. Estas estimativas obtêm-se associando diferentes modelos de previsão de emissões de NOx a uma equação com o modelo aqui desenvolvido. Este último é validado por meio da comparação tanto dos resultados do seu desempenho com os resultados do desempenho de motores gerados por software comercial similar, como das emissões de NOx previstas com medições em motores reais, disponíveis numa base de dados. Finalmente, o modelo é acoplado a um algoritmo de otimização concebido para atingir uma otimização preliminar de um nível mínimo de emissões de NOx em simultâneo com um alto nível de desempenho noutras especificações do motor (e.g., consumo específico de combustível).
Emissões de NOx, Modelo Aero-Termodinâmico 0-D, Turbofan, Análise Fora de Condições de Projeto

Novembro 20, 2014, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Melo de Sousa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado