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20/06/20061 Cenni di calcolo e simulazione di Turbine a Gas in condizioni di Fuori Progetto Enrico Lo Gatto Cranfield University.

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Presentazione sul tema: "20/06/20061 Cenni di calcolo e simulazione di Turbine a Gas in condizioni di Fuori Progetto Enrico Lo Gatto Cranfield University."— Transcript della presentazione:

1 20/06/20061 Cenni di calcolo e simulazione di Turbine a Gas in condizioni di Fuori Progetto Enrico Lo Gatto Cranfield University

2 20/06/20062 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 1.1 surge line chocking 0.4 0.6 1.0 chocking Mappe Caratteristiche

3 20/06/20063 Procedura Iterativa tramite uso delle mappe

4 20/06/20064 Caratteristiche dei componenti Rapporto di compressione/espansione Portata corretta Velocità di rotazione corretta Efficienza

5 20/06/20065 Turbogetto Semplice C 3 6 5 4 T 2 0=1 PD N CC

6 20/06/20066 Step 1 Fissiamo N condizioni ambientali note valore tentativo: individuato un punto sulle mappe del compressore e 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 1.1 surge line

7 20/06/20067 Step 2 valore tentativo: individuato un punto sulla mappa della turbina per la continuità di massa: noto dalla seconda mappa:

8 20/06/20068 Step 3 individuato un punto sulla mappa del combustore calcolo: valore tentativo: Step 4 Controllo: se nuovo valore tentativo

9 20/06/20069 Step 5 chocking ugello adattato noto Rapporto critico: dalla mappa (1)

10 20/06/200610 Step 6 Per la continuità di massa: noto (2) Controllo:(1) =(2) se(1) (2) nuovo valore tentativo sulla stessa curva

11 20/06/200611 Cenni di Simulazione

12 20/06/200612 Metodi Iterativi Calcolo Valore Ipotizzato 1 Valore Ipotizzato 2 Valore Ipotizzato 1 Valore Ipotizzato 2 Check 1 Check 2 Check 1 NO SI NO CONCENTRICOCROSSOVER SI

13 20/06/200613 Metodi Iterativi Calcoli Valori Ipotizzati Checks Calcoli SI NO Tutto quello che il motore sa SIMULTANEO

14 20/06/200614 Programmi di simulazione richiedono mappe dei componenti Chi utilizza il motore non possiede le mappe che rimangono proprietà esclusiva del costruttore Mappe riprodotte con criteri di similitudine Fattori di scala rispetto al punto di progetto Mappe Caratteristiche

15 20/06/200615 Mappa scalata Mappa di default DPo DP Procedura Scaling

16 20/06/200616 Limiti delle mappe scalate Mappe scalate nel punto di progetto perdono accuratezza per analisi di fuori progetto in condizioni distanti dal progetto Motori della stessa famiglia – diverse prestazioni Riassemblare un motore causa variazioni di prestazioni

17 20/06/200617 Adattamento: Miglioramento delle simulazioni in Off-Design Si utilizzano dati reali del motore su punti di fuori progetto Si generano dei nuovi fattori di scala per produrre mappe più accurate Si utilizzano diverse tecniche di ottimizzazione

18 20/06/200618 Parametri Obiettivo Modello Analitico : f = f (P, X, u) P = variabili dipendenti (prestazioni e misure) u = variabili di controllo X= variabili indipendenti (caratteristiche componenti) Parametri da adattare P = P (X, u) Funzione Obiettivo: P Mi = Misure disponibili N = numero di misureAdattamento

19 20/06/200619 Simulatore in OD Funzione obiettivo Residuo Minimo ? no Miglior set di fattori di scala Baseline Parametri Reali Ottimizzatore Miglior Set of SF si TURBOMATCH OD Stampa punto e mappe effettiveAdattamento

20 20/06/200620 Honeywell ALF502-R5

21 20/06/200621 Cycle Program in Adattamento

22 20/06/200622

23 20/06/200623 Twin Spool Turbojet CC LPC HPC HPT LPT 0=1 2 5 4 3 6 7 8 N PD

24 20/06/200624 chocking Accoppiamento turbina-turbina-ugello se gli statori della turbina di bassa sono in chocking esiste ununica running line su compressore di alta variando larea dellugello la lalbero di bassa è influenzato mentre quello di alta rimane schermato;

25 20/06/200625 Ipotesi esemplificative 1.Turbine e ugello operano in condizioni di saturazione; 2.Lugello è a geometria costante; 3.Lefficienze della turbine sono costanti e pari al valore di progetto; 4.Lefficienze dei compressori sono costanti e pari al valore di progetto

26 20/06/200626 Equilibrium Running Line 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 1.1 surge line Equilibrium running line

27 20/06/200627 βLPC βHPC m a (kg/s) TET(K) η mc η mt 4.26.110017500.98 η pd ηcηcηcηc ηcηcηcηc ΔP cc ηtηtηtηt ηtηtηtηt 0.970.85 5%0.9 P a (kPa) T a (K) MaMaMaMa ηnηnηnηn 10128800.98 Calcolo nel punto di progetto Basato sui dati dellEJ200, sistema propulsivo Euro Fighter

28 20/06/200628 Calcolo nel punto di progetto A e (m 2 ) F N (kN) TSFC(kg/h/kN) 0.09971.8081.49 Condizioni esemplificative mT5/P5mT6/P5T5/T6T6/T7P5/P6P6/P7 1.2192.5881.2111.1102.3371.584 mg/ma 1.023

29 20/06/200629 Calcolo di fuori progetto - funzionamento in quota - βLPC βHPC m a (kg/s) TET(K) η mc η mt ---16000.98 η pd ηcηcηcηc ηcηcηcηc ΔP cc ηtηtηtηt ηtηtηtηt 0.920.85 5%0.9 P a (kPa) T a (K) MaMaMaMa ηnηnηnηn 30.8229.70.90.98

30 20/06/200630 Bibliografia Gas Turbine Theory, HIH Saravannamutto, GFC Rogers, H Cohen Gas Turbine Performance, P Walsh, P Fletcher Jet Engine. Foundamental & Theory, Design and Operation, K Hünecke Jet Propulsion: A simple guide to Aerodynamic and thermodynamic design and performance of jet engines, N Cumptsy Gas Turbine Theory and Performance, P Pilidis, MSc Course Notes, Cranfield University Gas Turbine Performance Simulation, V Pachidis, MSc Course Notes, Cranfield University


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