Disciplina

Área

Área Científica de Termofluidos e Tecnologias de Conversão de Energia > Tecnologias de Conversão de Energia

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Nível

A avaliação será feita através de exame final obrigatório. Serão reprovados os alunos com nota inferior a 9.5 na prova escrita. Poderão ser dispensados da oral os alunos que tenham nota igual ou superior a 9.5 valores na prova escrita, a menos que haja dúvidas acerca da nota obtida no exame, sendo neste caso obrigatório que o aluno se apresente à oral. Só serão atribuídas notas finais superiores a 17 valores após prestação de exame oral.

Tipo

Não Estruturante

Regime

Semestral

Carga Horária

1º Semestre

3.0 h/semana

1.0 h/semana

0.5 h/semana

105.0 h/semestre

Objectivos

Explicar o princípio de funcionamento dos motores aeronáuticos e a forma como se gera a força propulsiva; Analisar os parâmetros que caracterizam os motores aeronáuticos baseados no ciclo de Joule; Estudar em detalhe os vários componentes que constituem estes motores aeronáuticos, nomeadamente, tomadas de ar, tubeiras, câmaras de combustão, compressores axiais e centrífugos e turbinas axiais. Analisar o desempenho dos hélices sobre o ponto de vista aerodinâmico, e apresentar informação para a sua escolha e as várias teorias que permitem o seu projecto preliminar; Estudar o funcionamento dos motores de explosão. Learning Outcomes: Após a conclusão da unidade curricular o aluno: • deverá compreender o mecanismo de geração da força propulsiva utilizada pelos motores aeronáuticos atmosféricos; • ser capaz de analisar o ciclo termodinâmico de funcionamento dos tipos principais de motores aeronáuticos atmosféricos (estatorreatores, turborreatores, turborreatores de duplo fluxo, turbohélices e turbinas de gás); • descrever os principais componentes dos motores aeronáuticos (entrada de ar, compressor, câmara de combustão, turbina, tubeira), e compreender a sua influência no desempenho global do motor; • saber quais os parâmetros principais que afetam o desempenho dos principais componentes dos motores aeronáuticos, e os fatores físicos que limitam o seu funcionamento; • ser capaz de efetuar o anteprojeto simplificado dos principais componentes dos motores aeronáuticos, de forma a garantir um nível adequado de eficiência; • compreender como os vários componentes dos motores aeronáuticos interagem entre si durante o funcionamento, assim como reagem em regime trasiente.

Programa

Cálculo da força propulsiva. Análise dos ciclos teóricos e reais do estatorreactor, turborreactor, turborreactor de duplo fluxo, turbohélice e turbina de gás aeronáutica. Tubeiras. Câmaras de combustão. Equações de Euler das Turbomáquinas. Análise dimensional de turbomáquinas. Plano meridional e plano das pás. Cascatas de pás. Correlação de Howell e de Lieblein. Correlação de Ainley-Matthieson e de Soderberg. Critério de Zweifel. Triângulos de velocidade. Teoria do equilíbrio radial. Compressores axiais. Estudo das perdas. Compressores multicelulares. Projecto de um compressor axial subsónico. Andares transónicos. Compressores centrífugos. Turbinas axiais. Estudo aerodinâmico dos hélices. Teoria do disco actuante. Teoria simplificada de Rankine-Froude. Cálculo do rendimento ideal e da velocidade no disco actuante. Teoria dos Elementos de Perfil Alar. Teoria da Linha Sustentadora. Hélices para helicópteros. Introdução aos motores de explosão. Sistemas de doseamento de combustível: carburadores e sistemas de injecção. Sistemas de ignição. Sobrealimentação. Introdução aos Motores de Foguete. Força propulsiva e impulso específico. Parâmetros de funcionamento de motores de foguete. Rendimentos. Mecânica de voo de um foguetão. Foguetão de vários andares. Estudo dos processos na câmara de combustão e tubeira. Sub-expansão e sobre-expansão. Transferência de calor numa tubeira. Correlações empíricas. Condução transiente de calor na parede da tubeira. Propergóis utilizados em foguetes químicos de combustível líquido. Sistemas de injecção de combustível. Modelo de evaporação das gotas de combustível.

Metodologia de avaliação

A avaliação será feita através de exame final obrigatório. Serão reprovados os alunos com nota inferior a 9.5 na prova escrita. Poderão ser dispensados da oral os alunos que tenham nota igual ou superior a 9.5 valores na prova escrita, a menos que haja dúvidas acerca da nota obtida no exame, sendo neste caso obrigatório que o aluno se apresente à oral. Só serão atribuídas notas finais superiores a 17 valores após prestação de exame oral.

Bibliografia

Principal

Gas Turbine Theory, (4ª edição)

H. Cohen, G. F. C. Rogers e H. I. H. Saravanamuttoo

1996

Longman Scientific & Technical


Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, (2ª edição)

Philip G. Hill e Carl R. Peterson

1992

Addison-Wesley Publishing Company


Secundária

Aircraft Engines and Gas Turbines, (2ª edição)

Jack L. Kerrebrock

1992

MIT Press


Elements of Gas Turbine Propulsion

Jack D. Mattingly

1996

McGraw-Hill International Editions, McGraw-Hill


Fundamentals of Gas Turbines, (2ª edição)

William W. Bathie

1996

John Wiley & Sons, Inc.