Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

INCD Turbomotoare COMOTI se afirmă în CLEAN SKY via AIRSEAL: Cercetare privind caracteristica pierderii de presiune la diverse turații la etanșarea cu labirinți

21 Noiembrie 2019



În cadrul prestigioasei competiţii CLEAN SKY, un parteneriat public-privat între Comisia Europeană şi industria aeronautică europeană, INCD Turbomotoare COMOTI a câştigat proiectul AIRSEAL, având drept partener Institutul pentru Calculul şi Experimentarea Structurilor Aero Astronautice SA (STRAERO). Scopul cercetării în cadrul acestui proiect este testarea a diferite configuraţii de labirint şi diferite jocuri radiale, pentru a determina experimental caracteristica de pierdere de presiune la diverse turaţii ale rotorului, iar rezultatele testelor vor fi comparate cu rezultatele obţinute cu un model numeric. Beneficiarul proiectului va fi SAFRAN, cea mai mare companie de aviaţie din Franţa, provenită din fosta SNECMA.

Infrastructura performantă şi competențele speciale deţinute de COMOTI au facilitat câştigarea acestui proiect din CLEAN SKY, printre atuuri numărându-se existența în institut a sursei de aer comprimat cu rezervor de stocare şi a instalaţiei de încălzire aer, cunoştinţele temeinice şi avansate ale specialiştilor, precum şi soluţiile inovative propuse în cadrul proiectului. Din cadrul COMOTI sunt angrenaţi circa 20 de cercetători, iar din STRAERO 4 cercetători. Nucleul în COMOTI este format dintr-un grup de cercetători care au apelat la alţi cercetători de diferite specialităţi pentru definitivarea soluţiilor şi realizarea proiectului tehnic.
Proiectul a debutat în Martie 2019 şi se va întinde pe o duratĂ de 27 luni. Până în prezent s-a întocmit proiectul tehnic, s-au realizat proiecte ale principalelor subansamble şi acum s-a intrat în etapa de optimizare a soluţiilor împreună cu SAFRAN, în aşa fel încât să răspundă cât mai bine cerinţelor companiei franceze.
Cercetările includ simularea pe standul de testări a unei game largi de parametrii gazodinamici, geometrici şi dinamici.
Construcţia standului ţine cont de cerinţele Topic Leader-ului. Se defineşte configuraţia unui labirint ca fiind o geometrie dată a labirintului şi o poziţie axială dată între rotor (labirint) şi stator. COMOTI, în calitate de coordinator, are responsabilitatea concepţiei standului , în timp ce partenerului STRAERO îi revine sarcina realizării unui subansamblu la nivel de proiectare şi execuţie.
Testele se vor desfăşura în două campanii, fiecare campanie însemnând 20 de configuraţii fiecare (15 geometrii ale labirintului + 5 poziţii axiale). Fiecare configuraţie trebuie să fie testată la: 3 jocuri radiale la vârful labirinților; 1 poziţie axială; 4 turaţii diferite; 10 căderi de presiune pe labirint; 2 temperaturi ale aerului; 4 unghiuri de rotire a aerului care trece prin labirinți.
Preciziile de măsurare sunt foarte strânse şi se încadrează între limitele: măsurare presiuni + / - 0.01 bar; măsurare temperaturi + / - 5 o C; măsurare debite + / - 2%; măsurare lungimi + / - 0.01 mm; măsurare turaţie + / - 1 %; măsurare direcţie curent aer + / - 1o.
Testele se vor desfăşura în două campanii, în campania a 2-a putându-se renunţa la numite teste care s-au dovedit nerelevante sau se pot adăuga alte teste. Achiziţia şi prelucrarea datelor se va face în sistem automat.
Labirinții rotativi utilizaţi în motoarele aeroreactive servesc la mai multe scopuri: reducerea pierderilor de presiune pe treaptă (de compresor sau turbină), reducerea tracţiunii axiale pe lagăre, realizarea de baraje cu aer rece. Mai nou, o proiectare optimizată presupune şi alte funcţiuni pentru labirinți: realizarea de transfer de căldură, creşterea temperaturii totale datorită pierderilor interne (windage heating) şi turbionarea jetului de aer.
Caracterizarea relevanței rezultatelor obținute prin testări şi evaluarea similitudinii proceselor gazodinamice simulate pe stand, comparative cu procesele reale care se produc într-un motor aeroreactor, se evaluează prin calculul unor numere adiminesionale (criterii de similitudine) Reynolds, Mach şi coeficientul de turbionare Ke.



Prezentare stand
Fig. 1a prezintă schema bloc a standului de testare, iar fig. 2b dă imaginea 3D a standului. Proiectarea, realizarea fizică şi mai ales studiul curgerii prin labirinți rotitori fac din INCD Turbomotoare COMOTI unul din centrele puternice pe plan mondial privind studiul etanşărilor cu labirinți la motoarele cu turbine cu gaze pentru aviaţie. Sunt cunoscute eforturile cercetătorilor din întreaga lume privin creşterea randamentelor motoarelor termice şi reducerea poluării chimice. Studiul aprofundat privind etanşările cu labirinți constituie una din laturile de cercetare în acest domeniu.
Soluţiile constructive ale modului de testare răspund tuturor cerinţelor actuale şi de perspectivă ale Topic Leader-ului. Standul, aşa cum a fost conceput, poate fi dezvoltat în viitor pentru extinderea cercetărilor cu configuraţii şi instrumentări speciale.
Se are în vedere: studiul labirintilor rotativi în mai multe trepte; studiul labirinților pieptene cu până la 6 dinţi; influența poziţiei axiale a părţii rotorice faţă de partea statică; instrumentarea cu senzori tip KULITE de frecvenţă foarte înaltă, montaţi foarte aproape de dinţii labirinților pentru captarea răspunsurilor nodale ale labirintului.
AIRSEAL va extinde cu certitudine expertiza COMOTI în domeniul etanşărilor cu labirinți şi va deschide o serie de noi oportunităţi. Standul creat va rămâne în proprietatea COMOTI şi va putea fi folosit pentru cercetări proprii sau pus la dispoziţia diverselor firme cu care institutul colaborează. Nu în ultimul rând, se estimează că AIRSEAL va facilita implicarea COMOTI în alte prooiecte internaţionale similare sau din aceeaşi gamă.

Prezentare generală a etanşărilor cu labirinți
Există multe forme de etanşare în regim dinamic. Etanşarea cu labirinţi este eficientă şi relativ uşor de realizat. Nu există contact mecanic, deci uzurile sunt reduse sau inexistente şi nu necesită o mentenanţă specială. Etanşarea cu labirinți este cu atât mai eficientă cu cât turaţia componentei în mişcare de rotaţie este mai mare. Totuşi, etanşările cu labirinți nu elimină complet pierderile de fluid. În general proiectarea unei etanşări cu labirinți ia în consideraţie turaţia de lucru, gradul de etanşare cerut, spaţiul avut la dispoziţie pentru realizarea etanşării, temperatura şi presiunea fluidului de lucru, jocul radial din labirinți, precizia de execuţie a componentelor, şi altele.
Fără a intra în detalii, numai pentru înţelegerea exactă a temei de cercetare în cadrul programului AIRSEAL, prezentăm principial funcţionarea ca sistem de etanşare a unui labirint. Labirintul se prezintă ca o succesiune de camere delimitate de nervurile labirintului, în care jetul de fluid se destinde şi formează zone turbionare care consumă din energia jetului. O fracţiune din jet continua să treacă prin jocul radial şi se accelerează, procesul repetându-se în camera următoare s.a.m.d (Fig.3)
Există foarte multe forme constructive de labirinți. Fig. 4 ilustrează câteva configuraţii utilizate la etanşări în motoarele cu turbine gaze. Etanşările cu labirinți se utilizează în toate secţiunile unui motor, în compresor, turbine, etc., şi pentru realizarea etanşării la mai toate fluidele de lucru: aer, gaze de ardele, uleiuri. Configuraţia lor este aleasă şi în funcţie de fluidul care-l etanşează.



Tags: Cercetare, COMOTI

Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite