Bancos e Instrumentação Disponíveis no IAE para Estudo...
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Bancos e Instrumentação Disponíveis no IAE para Estudo de Combustão
WLADIMYR MATTOS C. DOURADO
Instituto de Aeronáutica e Espaço [email protected] / [email protected]
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Sumário
Objetivo do laboratório
Equipe envolvida
Colaborações RNC e externas
Projetos recentes
Infraestrutura existente até 2006
Infraestrutura implantada 2007-2011
Infraestrutura em implantação no próximo triênio
Principais resultados obtidos
Considerações finais
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Objetivos do laboratório
Pesquisa e desenvolvimento de motores e seus componentes para aplicação Aeroespacial (Motores foguetes a propelentes líquidos - MFPL e sólidos - MFPS e Turbinas a Gás - TG).
Pesquisa e desenvolvimento de sistemas hidráulicos relacionados com motores aeroespaciais.
Estudo de instabilidade de combustão mono e multifásica.
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Objetivos do laboratório
Estudo de instabilidade de combustão mono e multifásica
Interação turbulência e combustão
Acoplamento turbulência, combustão e acústica
Modos naturais
Modos excitados
Combustão em meio monofásico
Combustão em meio bifásico não criogênico e criogênico – condição subcrítica
Ensaio contínuo (monofase) ou tiro (multifase)
Conhecimento empregado em MF, TG e demais áreas
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Equipe envolvida
3 Doutores: 1 área de combustão turbulenta, 1 em instabilidade de combustão em MFPS, 1 em instabilidade hidrodinâmica
7 pesquisadores com mestrado
3 doutorandos (em LES e Experimental MFPS)
1 bolsista IC
2 engs. eletronicos e de instrumentação, 2 tecnicos mecânicos e 5 desenhistas projetistas
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Colaborações RNC e externas
Nenhuma colaboração direta com a RNC até o momento
INPE – Colaboração no curso de pós-graduação – alunos de pós-graduação
IEAv – Troca de conhecimentos e utilização dos recursos de instrumentação na área de diagnóstico à Laser
ITA – Utilização dos recursos do laboratório por alunos e orientação de alunos no MPEA
ORBITAL – MFPL L15
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Projetos recentes
Banco de estudo de instabilidade de combustão, AEB - Ação 6704, R$ 300 mil
MFPL L5 - AEB - Ação 6704
MFPL L15 - AEB - Ação 6704
MFPL L75 – AEB - Ação 6704
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura até 2006
Banco de ensaio de MFPL de até 20 kN de empuxo
Sistema tempo real de controle e aquisição de dados
Banco alimentado por Lox e combusível líquido
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura até 2006
Banco de ensaios hidráulicos
• Banco alimentado por água desmineralizada • Vazão de 60 l/s e Pressão de 40 Bar
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura 2007/11
Banco de Estudo de Instabilidade de Combustão
Alimentado por um soprador roots de 180 g/s @ 0.7 bar ou O2(g) (até 20 bar)
Reservatório móvel de GNV de 600 m3 de comb. liq 50 l
DAq em tempo real
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura 2007/11
Sistema PLIF para diagnóstico de combustão
• Medições de radicais como OH, CN, NO, CH • Medição de temperatura por espalhamento Rayleigh
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura 2007/11
Sistema Stereo PIV para velocimetria 3D e caracterização de spray
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura 2007/11
Sistema PDI – para velocimetria 3D contínua e caracterização de spray
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura 2007/11
Banco de 1 kN
• Combustível e oxidantes gasosos • Medição de fluxo de calor • Medição de empuxo
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura 2012/2015
Implantação de alimentação de LOx
Construção de uma nova câmara de combustão
Automação de controle e aquisição de dados do banco de instabilidade de combustão (BEIC)
Utilização dos Lasers no BEIC
Ciclone para separar partícula traçadora
Inclusão de medição acústica e sistema de atuação acústica passiva e ativa
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Infraestrutura 2012/2015
Célula de caracterização de Injetores utilizando Lasers
Condição atmosférica
Condição pressurizada
Sub-crítico
Supercrítico
Reservatório de Propano (líquido e gasoso)
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Principais resultados
Banco em fase de conclusão de operacionalização
Efeitos da interação acústica/combustão – a iniciar
Estudo do injetor do motor L5
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Considerações finais
Aberto a ampla cooperação em todos os domínios relacionados com o problema em questão:
Injeção
Acústica
Interação combustão, turbulência e acústica
Tratamento de dados para modelos de turbulência e combustão
Cinética química reduzida
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Considerações finais
Câmara de combustão Low NOx para TG
Finalização da operacionalização do BEIC
Equipamentos faltantes
separador ciclone
reservatório propano
câmara de combustão para TG - conceitos BaixoNOx, multi-combustíveis ou bio-combustíveis
sistemas auxiliares
Inclusão de bolsistas (Dr, Msc, IC e DTI)
4 e 5 de Outubto de 2011 São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Considerações finais
OBRIGADO !