Studiul injecției de lichid asupra factorului de dublu flux și a performanțelor unui motor turboreactor dublu flux cu fluxuri separate

Cuprins licență Cum descarc?

Capitolul I: Introducere 10
1.1. Generalitati 10
1.2. Istoric 12
1.3. Analiza ciclului real al motorului 14
Capitolul II: Necesitatea de a mari factorul de dublu flux, K 17
2.1. Introducere 17
2.2. Expresia fortei de propulsie a motorului 22
2.2.1. Calculul fortei specifice 24
2.2.2. Expresia consumului specific de combustibil 28
2.3. Concluzii 31
Capitolul III: Influenta vitezei, inaltimii si a turatiei asupra factorului de dublu flux 34
3.1. Caracteristica de viteza 34
3.2. Caracteristica de inaltime 36
3.2.1. Calculul analitic al caracteristicilor de inaltime si viteza 37
3.3. Caracteristica de turatie 40
Capitolul IV: Dependenta debitului total de aer de factorul K 43
4.1. Ecuatiile MTRDF-SEP 45
Capitolul V: Studiul injectiei de lichid in ventilatorul motorului 53
5.1. Introducere 53
5.2. Descrierea functionarii a proiectarii ventilatorului 54
5.3. Injectia de lichid in ventilatorul motorului 55
5.4. Modelul matematic al injectiei de lichid in ventilatorul motorului 63
5.4.1. Determinarea parametrilor aerului umed inainte de injectie, starea 1 65
5.4.2. Determinarea parametrilor aerului umed dupa injectie 65
5.5. Limitele injectiei de lichid in ventilator 67
Capitolul VI: Limitele variatiei factorului de dublu flux 70
6.1. Introducere 70
6.2. Limitele variatiei lui K fara injectie de lichid 70
6.3. Limitele variatiei lui K cu injectie de lichid in ventilator 72
6.4. Simularea injectiei de lichid in statorul ventilatorului motorului 73
Capitolul VII: Concluzii, modificari constructive ale motorului cu injectie si recomandari viitoare 82
Capitolul VIII: Referinte. Bibliografie 84

Extras din licență Cum descarc?

Motoarele turboreactoare dublu flux moderne pot oferi performante specifice considerabile fara un consum semnificativ de combustibil, prin comparatie cu cele turbopropulsoare. Prin folosirea aerului prelevat de ventilator si introducerea unei parti a acestuia in compresor, motorul turboreactor dublu flux poate folosi o cantitate minima de combustibil necesara propulsiei si intretinerii aeronavei in zbor. Cantitatea de combustibil utilizata de motor poarta denumirea de consum, iar daca o raportam la puterea acestuia vom obtine consumul specific. Factorul de dublu flux este un parametru adimensional care are rolul de a mari eficienta generala a motorului. Acesta arata ca randamentul motorului turboreactor dublu flux cu fluxuri separate poate fi determinat prin calculul si variatia performantelor specifice ale sale (forta specifica, consum specific). 
Factorul de dublu flux este un parametru influentat in primul rand de misiunea aeronavei. Motoarele cu factor mare de dublu flux sunt folosite in special pentru aeronavele comerciale cu raza lunga de actiune, datorita economiei de combustibil. 
Prin marirea tractiunii motorului turboreactor se intelege totalitatea metodelor care contribuie la cresterea fortei de tractiune in raport cu cea realizata la nivelul regimului maxim de functionare. Ca urmare, prin marirea performantelor specifice nu se urmareste proiectarea unui nou motor cu factor de dublu flux luand valori peste 10 ci gasirea unor motalitati, solutii teoretice sau practice de crestere/ imbunatatire a acestora, in momente cheie precum decolarea, aterizarea, panta de urcare sau zborul comercial.
Asadar, in cadrul acestei lucrari s-au analizat pe rand influenta unei metode directe de imbunatatire a randamentului, anume a injectiei de lichid in ventilatorul motorului (si efectele sale asupra factorului de dublu flux), imbunatatirea performantelor specifice, gasirea unui factor de dublu flux economic, urmand ca in final sa se faca simularea injectiei de lichid. Noutatea lucrarii scoate in evidenta variatia debitului pe fluxul secundar, in dispozitivul de evacuare, in conditiile in care curgerea este critica.
Capitolul I
Introducere
1.1. Generalitati
Intr-un motor in care factorul de dublu flux este 0, temperatura este ridicata, gazele de ardere sunt accelerate prin expansiune, astfel ca toate componentele motorului contribuie la crearea fortei de tractiune, compresorul absorbind puterea mecanica produsa de turbina. In cazul in care vorbim de un design cu factor de dublu flux ce ia valori pozitive, dar nu mai mari de 1,8, maxim 2, putem spune ca motorul echipeaza un avion militar, K numindu-se in acest caz factor de dilutie. Daca acesta depaseste valoarea 3, motorul fiind echipat cu turbina si ventilator de diametre mai mari de 50 cm, putem vorbi despre o accelerare a aerului in partea frontala a motorului care contribuie la cresterea performantelor acestuia. Intr-un design cu factor de dublu flux mare, ventilatorul produce cea mai mare parte a accelerarii aerului. Motoarele turboreactoare sunt in stransa legatura cu turbopropulsoarele, deoarece ambele transfera o parte din puterea gazului turbinei cu ajutorul unor instalatii suplimentare, prin intermediul a doua fluxuri separate sau amestecate. Extinderea puterii motorului si folosirea acesteia pentru antrenarea ventilatorului induce pierderi suplimentare ce pot fi compensate prin diferite metode de crestere a tractiunii si economicitatii. Prin comparatie cu motorul turbopropulsor, care are pierderi cauzate de prezenta elicei si de componentele suplimentare, ventilatorul, supapa de by-pass si prezenta instalatiei de injectie a lichidului nu influenteaza negativ economicitatea acestuia. 
Pentru a intelege importanta cresterii factorului de dublu flux asupra eficientei totale a aeronavei, trebuie analizata influenta parametrilor ciclului Brayton sau a eficientei componentelor motorului. Acestea pot fi analizate si in functie de metodele de crestere a randamentului total al motorului, precum postcombustia, injectia de lichid in camera de ardere, la intrarea in compresor sau in ventilator. Bennett[1] arata ca in acest caz, o crestere relativ lenta a puterii duce la o scadere rapida a pierderilor de evacuare cu o imbunatatire semnificativa in forta de propulsie.
Un raport de dublu flux de 10:1, de exemplu, arata ca 10 kg de aer trec prin canalul de lucru de pe fluxul secundar pentru fiecare 1 kg de aer prelevat de fluxul primar, introdus in compresor iar mai apoi in camera de ardere. In practica, motoarele turboreactoare dublu flux sunt descrise de valoarea factorului K, care, impreuna cu raportul general de presiune, temperatura turbinei si raportul de presiune al ventilatorului sunt parametri caracteristici in studiul proiectarii motorului.

Fisiere în arhivă (1):

 Studiul injectiei de lichid asupra factorului de dublu flux si a performantelor unui motor turboreactor dublu flux cu fluxuri separate.docx

Imagini din acest licență Cum descarc?

Bibliografie

Referinte. Bibliografie
[1] Nag, P.K. "Basic And Applied Thermodynamics" p550. Published by Tata McGraw-Hill Education. Quote;
[2] Ilan Kroo and Juan Alonso. "Aircraft Design: Synthesis and Analysis, Propulsion Systems: Basic Concepts Archive" Stanford University School of Engineering, Department of Aeronautics and Astronautics;
[3] The turbofan engine", page 7. SRM University, Department of aerospace engineering;
[4] Von Ohain, J. M., Marchall, R. L., & Riecke, G. T. (1971) Combustion Instability in Turbojet and Turbofan Augmentors", AIAA 71-698, Proceedings of 7th AIAA/SAE Propulsion Joint Specialist Conference Exhibit, Salt Lake City, UT 1971;
[5] Braunling W.J.G , Ranger, A. A. & Nicholls, J. A. (1969). The Aerodynamic Shattering of Liquid Drops. AIAA Journal, Vol. 7, No. 2, pp. 285-290;
[6] Rolls-Royce Aero Engines" Bill Gunston, Patrick Stevens Limited;
[7] Centenary of the First Gas Turbine to Give Net Power Output: A Tribute to AEgidius Elling". The American Society of Mechanical Engineers. 14 June 2004. Retrieved 26 April 2015;
[8] Tsygulev (1939). Aviacionnye motory voennykh vozdushnykh sil inostrannykh gosudarstv (A??a??o???e ?o?op? ?oe???x ?o??y???x c?? ??oc?pa???x ?ocy?apc??) (in Russian). Moscow: Gosudarstvennoe voennoe izdatelstvo Narkomata Oborony Soyuza SSR. Archived from the original on 2009-03-24;
[9] The Aircraft Gas Turbine Engine and Its Operation Pratt & Whitney Aircraft, E. Hartford, CT, May 1974;
[10] Young, Donald F.; Bruce R. Munson; Theodore H. Okiishi; Wade W. Huebsch (2010). A Brief Introduction to Fluid Mechanics (5 ed.). John Wiley & Sons. p. 95. ISBN 978-0-470-59679-1;
[11] Christopher E. Hugess, Gleen Research Center, Cleveland, Ohio, 2013;
[12] Arvin L Keith Jr, Langley Research Center, Hampton Va 23665; A brief study of the effects of turbofan-engine bypass ratio on short and long haul cruise aircraft, NASA, December 2008;
[13] Manole, I Calculul si constructia motoarelor aeroreactoare, 1997;
[14] Michael J Doty, High Bypass Ratio Jet Noise Reduction and Installation Effects Including Shielding Effectiveness;
[15] Stanciu Virgil; Leventiu Constantin, Optimizarea tractiunii turbomotoarelor, Bucuresti, 2003;
[16] Stanciu Virgil, Calculul si optimizarea performantelor sistemelor de propulsie, Bucuresti, 1992;
[17] Stanciu Virgil, Teoria si constructia sistemelor de propulsive. Calculul caracteristicilor, Bucuresti, 1985;
[18] Marius Brebenel, Note de curs, Modelarea si simularea turbomotoarelor;
[19] Stanciu Virgil, Catalog de motoare cu reactie, Bucuresti, 1992;
[20] Victor Pimsner, Teoria si constructia sistemelor de propulsie, 1994;
[21] Victor Pimsner, Contributii asupra unei metode de marire a fortei de tractiune a motorului turboreactor, Bucuresti, 1964;
[22] Stefan Ispas, Motorul Turboreactor, Bucuresti, 1981;
[23] Stanciu Virgil, Sisteme moderne de crestere a tractiunii si economicitatii motoarelor turboreactoare, Bucuresti, 1993;
[24] Stanciu V, Iagaru M, Cipoieru V Calculul si optimizarea performantelor sistemelor de propulsie, Editura I.P.B, Bucuresti, 1992;
[25] Virgil Stanciu, Optimizarea performantelor turbomotoarelor, Editura Printech, Bucuresti, 2013;
[26] Anderson, J.D. Modern compressible flow, McGraw Hill, New York, 1990;
[27] Elements of Propulsion: Gas Turbines and Rockets Jack D. Mattingly Foreword by Hans von Ohain German Inventor of the Jet Engine;
[28] Mattingly Jack D. (2006), "Elements of Propulsion: Gas Turbines and Rockets / Jack D Mattingly foreword by Hans von Ohain", American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc., Reston, Virginia, USA.