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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

mailto:[email protected]



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



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.



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



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



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



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



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



Infraestrutura até 2006

Banco de ensaios hidráulicos

• Banco alimentado por água desmineralizada • Vazão de 60 l/s e Pressão de 40 Bar



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




Sistema PLIF para diagnóstico de combustão

• Medições de radicais como OH, CN, NO, CH • Medição de temperatura por espalhamento Rayleigh




Sistema Stereo PIV para velocimetria 3D e caracterização de spray




Sistema PDI – para velocimetria 3D contínua e caracterização de spray




Banco de 1 kN

• Combustível e oxidantes gasosos • Medição de fluxo de calor • Medição de empuxo




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




Célula de caracterização de Injetores utilizando Lasers

Condição atmosférica

Condição pressurizada

Sub-crítico

Supercrítico

Reservatório de Propano (líquido e gasoso)



Principais resultados

Banco em fase de conclusão de operacionalização

Efeitos da interação acústica/combustão – a iniciar

Estudo do injetor do motor L5




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




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)




OBRIGADO !

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