Postcombustia este, in general, un mijloc de crestere a eficientei si capacitatii termice in energetica, cogenerare si a cresterii tractiunii pentru motoarele avioanelor civile si, in special, militare.

Eficienta, in aceasta acceptie, reflecta atat eficienta arderii cat si efectul negativ asupra tractiunii, a profilului de temperatura la evacuare, in cazul turbomotoarelor de aviatie, sau efectul pozitiv asupra randamentului global si economicitatii, in cazul turbomotoarelor industriale sau aeroderivative in ciclu cogenerativ. De asemenea, si nu in ultimul rand, caracteristicile gazodinamice si chimice sunt esentiale pentru eficienta de ansamblu si pentru caracteristicile de poluare.

Experimentarile de punere la punct a acestui gen de instalatii sunt foarte costisitoare.

Prezentul proiect isi propune realizarea unui prototip de instalatie de postcombustie cu rol multifunctional, cu aplicatii pentru energetica si aviatie: in energetica prin aplicatii in sistemele de cogenerare cu combustibili conventionali fosili si in sistemele de ardere cu gaze provenite din gazeificarea biomasei, iar in aviatie pentru sistemele de poscombustie si experimentarile regulamentare din domeniu. Realizarea se va face, in baza experientei, a realizarilor precedente si a brevetelor acumulate de colectivul proiectului, finalul fiind o instalatie originala, ce se va breveta.

Proiectarea si calculul se vor face in baza unui cod numeric de calcul ce se va dezvolta, verifica si valida pe standurile de experimentare ale coordonatorului de proiect, standuri ce fac parte dintr-un complex interconectat si asistat obligatoriu, in timpul experimentarilor de catre statia de aer a sufleriei trisonice a partenerului P1. In final validarea va fi verificata pe standurile finale turbomotor cu postcombustie ale partenerului P4. Amenajarile se vor efectua in baza unui brevet premiat la Bruxelles, pentru combustibilii fosili si pe o instalatie cu micromotor si gazeificare, din componenta acelorasi standuri. Pentru realizarea acestui scop, proiectul isi propune o abordare modernA a problemei, utilizAnd cele mai recente dezvoltAri ale metodologiei de calcul numeric, si anume o combinatie a metodei cu Simularea Vartejurilor Mari (“Large Eddy Simulation” – LES) cu modelul de combustie al Amestecului cu Vartej Liniar (“Linear Eddy Mixing” – LEM).

Coordonatorul de proiect va folosi direct aceste rezultate in programul FP7 TEENI, in care este responsabil al experimentarilor (prin directorul de proiect) la scara mare de combustie si pentru colaborari internationale viitoare, ca si in activitatea de cercetare in energetica – cogenerare in care este direct implicat, cu realizari binecunoscute. Partenerii P2 si P3 vor folosi metodica si codul rezultat in activitatea curenta de cercetare si doctorantura, iar partenerul P1 va folosi acest cod in cercetarile pe care le desfasoara in programe internationale de aviatie, prin modulele de curgeri fara aport de caldura. P4 va utiliza algoritmul in activitatile practice de proiectare a turbomotoarelor si va beneficia de rezultate prin micsorarea costurilor de experimentare actuale, de asimilarea unei tehnici ce o va folosi in activitatea curenta, cat si in aceea care va urma prin modernizarea aviatiei romane si realizari in domeniul energetic – cogenearre cu turbomotoare aeroderivative, in care este direct implicat. Modelul functional de postcombustie va fi folosit direct in programele de cercetare – dezvoltare in derulare, ca si in viitoare programe de cercetare – dezvoltare si realizare de sisteme energetice eficiente, inclusiv pe biomasa, precum si in promovarea la scara nationala a celor mai noi cunostinte si sisteme energetice.

Amenajarea experimentala rezultata va putea fi folosita in realizarea unor teze de doctorat, in lipsa acestui gen de amenajari nefiind posibile abordari de teme de ultima ora. Beneficiari sunt doctoranzii de la toate institutele de invatamant superior din tara, cu posibilitati de colaborari internationale.

Realizarea unui model functional de sistem de postcombustie,

Realizarea unui algoritm numeric capabil sa realizeze simulari numerice de inalta fidelitate numerica si de mare eficienta computationala, destinat curgerilor reactive turbulente complexe, si

Realizarea de masuratori experimentale specifice cat mai bine corelate cu simularile numerice efectuate, capabile sa permita validarea completa a algoritmului de calcul.

Obiective specifice si rezultate estimate

Elaborarea, implementarea si validarea experimentala a algoritmului;

Dezvoltarea si realizarea modelului functional postcombustie pe combustibili fosili si biomasa;

Optimizarea aplicatiilor si identificarea beneficiarilor potentiali;

Analiza rezultatelor validarii, identificarea eventualelor discrepante si a cauzelor lor, propunerea unor solutii de imbunatatire si valorificare a rezultatelor proiectului.

In final se asteapta micsorari semnificative ale viitoarelor costuri experimentale, iar prin caracteristicile modelului functional si ale analizelor energetice complexe va rezulta o vedere de ansamblu asupra posibilitatilor de aplicare in sisteme energetice de cogenerare, inclusiv prin folosirea gazeificarii biomasei, ca energie curata.

Ca elemente de noutate, se mentioneaza ca realizarea modelului functional se bazeaza pe doua brevete premiate international, urmand ca din prezentul proiect sa rezulte cel putin inca un brevet, iar solutiile abordate, atat din punct de vedere teoretic cat si experimental, vor contribui la dezvoltarea cunostintelor in domeniu, inclusiv prin folosirea in programul FP7 TEENI.

CO - www.comoti.ro - INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE DEZVOLTARE TURBOMOTOARE COMOTI BUCURESTI

P1 - www.incas.ro - INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARI AEROSPATIALE “ELIE CARAFOLI” S.A., BUCURESTI

P2 - www.upb.ro - UNIVERSITATEA POLITEHNICA, BUCURESTI

P3 - www.uaic.ro - UNIVERSITATEA POLITEHNICA, TIMISOARA

P4 - www.aerostar.ro - S.C. AEROSTAR S.A., BACAU

CO – Analiza diverselor scheme numerice si modele numerice de turbulenta si de combustie existente in literatura de specialitate din punctul de vedere al vitezei de calcul si al stabilitatii numerice. Implementarea algoritmului numeric la nivelul scalei rezolvate a algoritmului, si a modelelor numerice de turbulenta si de combustie ale algoritmului. Analiza bazei experimentale disponibile. Proiectarea experimentelor relevante pentru validarea algoritmului numeric. Instrumentarea standurilor de proba. Executia amenajarilor experimentale. Executia modelului experimental. Anteproiectarea, proiectarea si executia modelului functional. Realizarea experimentelor. Analiza rezultatelor validarilor inermediare si finale. Elaborarea de lucrari stiintifice. Indentificarea potentialului de valorificare economica a proiectului.

P1 – Selectia datelor experimentale existente in literatura de specialitate pentru validarea rezultatelor. Analiza bazei experimentale disponibile. Proiectarea experimentelor relevante pentru validarea algoritmului numeric. Instrumentarea standurilor de proba. Proiectarea modelului experimental. Proiectarea modelului functional. Realizarea experimentelor. Analiza rezultatelor validarilor inermediare si finale. Elaborarea de lucrari stiintifice. Indentificarea potentialului de valorificare economica a proiectului.

P2 – Analiza diverselor solutii de realizare a postcombustiei. Modelarea schemelor de recuperare a caldurii. Determinarea indicatorilor de eficienta de producere combinata a energiei electrice si termice. Analiza rezultatelor validarilor inermediare si finale. Identificarea cauzelor pentru posibilele discordante. Elaborarea de lucrari stiintifice. Indentificarea potentialului de valorificare economica a proiectului.

P3 – Testarea si optimizarea algoritmului numeric la nivelul scalei rezolvate a algoritmului si a modelelor numerice de turbulenta si de combustie. Selectia datelor experimentale existente in literatura de specialitate pentru validarea rezultatelor. Analiza rezultatelor validarilor inermediare si finale. Identificarea directiilor de dezvoltare ulterioara a algoritmului. Elaborarea de lucrari stiintifice. Indentificarea potentialului de valorificare economica a proiectului.

P4 – Analiza stadiului de dezvoltare al cercetarilor in domeniul algoritmilor numerici destinati curgerilor reactive turbulente si a potentialului lor de dezvoltare. Implementarea si testarea subrutinelor algoritmului. Proiectarea tehnologiei de executie a amenajarilor experimentale si a modelului experimental. Realizarea experimentelor pe turbomotor. Analiza rezultatelor validarilor inermediare si finale. Elaborarea de lucrari stiintifice. Indentificarea potentialului de valorificare economica a proiectului.