B019233 - COMBUSTIONE NELLE TURBINE A GAS AERONAUTICHE

Italiano

Fondamenti della combustione
Introduzione e richiami sui flussi turbolenti
Introduzione alla combustione turbolenta
Strumenti di calcolo per lo studio della cinetica chimica
Modelli di combustione turbolenta
Combustibili liquidi
Design combustori aeronautici
Emissioni inquinanti e tecniche di contenimento

K. K. Kuo,“Principle of Combustion – second edition”, Wiley C. Law, Combustion Physics, Cambridge
J. Warnatz, U.Maas, R. Dibble, Combustion 3rd edition, Springer
I. Glassmann, R. Yetter, Combustion 4th edition, Academic Press - Elsevier
Poinsot, Veynante, “Theoretical and numerical combustion”, Edwards
A. Lefebvre, Atomizations and Sprays, Taylor&Francis
Mathieu, J., Scott, J., “An Introduction to Turbulent Flow”, Cambridge University Press,2000.
“Introduction to Turbulence Modelling”, Lecture series by the Von Karman Institute for Fluid Dynamics, Bruxelles, 2002
“LES and related techniques”, Lecture series by the Von Karman Institute for Fluid Dynamics, Bruxelles, 2007
S. Pope, 2000, “Turbulent flows”, Cambridge Univesrity Press
Wilcox, D.C., “Turbulence modeling for CFD”, 2nd ed., DCW Industries, 2000.
N. Peters, Turbulent Combustion, Cambridge
R. Cant, E. Mastorakos, Turbulent Reacting Flows, Imperial college press
A. M. Mellor, 1990, “Design of modern gas turbine combustors”, Academic Press
A. H. Lefebvre, 1999, “Gas Turbine Combustion”, 2° Edition, Taylor and Francis
F. Williams, Combustion Theory Second Edition, Benjamin Cummings Publishing
N. Peters, B. Rogg, Reduced Kinetic Mechanism for Applications in Combustion Systems, Springer
R. Kee, F. Rupley, E. Meeks, J. Miller, Chemkin-III: a Fortran chemical kinetics package for the analysis of gas-phase chemical and plasma kinetics, Sandia National Lab - UC-405 SAND96-8216

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche in laboratorio di calcolo

Esame orale

FONDAMENTI COMBUSTIONE
Richiami Termochimica Termodinamica
Stechiometria, Equilibrio Chimico, Cinetica chimica
Combustibili
Meccanismi di trasporto
Fiamme premiscelate laminari
Fiamme diffusive laminari
Emissioni inquinanti NOx, CO e soot
Ignition e limiti di infiammabilità
Evaporazione combustibile liquido
Combustione in fase liquida

INTRODUZIONE FLUSSI TURBOLENTI
Fisica della turbolenza, Definizione e descrizione
Energy cascade e scale rappresentative
Flussi turbolenti maggiormente studiati
Le equazioni di Navier-Stokes per flussi turbolenti
Approcci computazionali: DNS, LES, RANS
Modelli di turbolenza, Approccio RANS
Equazioni di Navier -Stokes mediate alla Reynolds
Modelli Eddy viscosity, Near wall treatments
Approccio LES (Large Eddy Simulation)
Equazioni di Navier-Stokes filtrate
SubGridScale models
Schemi numerici e condizioni al contorno per LES
Modelli ibridi DES, SAS

INTRODUZIONE COMBUSTIONE TURBOLENTA
Campi di moto turbolenti
Concetto di Probability Density Function
Numero di Damkholer
Fiamme premiscelate turbolente
Stabilizzazione, Scale caratteristiche e regimi
Fiamme diffusive turbolente
Stabilizzazione, Scale caratteristiche e regimi
Soluzione numerica dei flussi reattivi
RANS
Classificazione dei modelli di combustione turbolenta

COMBUSTORI TURBINA A GAS
Layout e grandezze fondamentali
Classificazione e requisiti di progetto
Dimensionamento diffusore
Dimensionamento aerodinamico
Airflow Split
Swirler
Sistemi di iniezione del combustibile
Raffreddamento del liner
Progetto termico del combustore
Stabilità
Emissioni inquinanti
Normativa specifica combustori aeronautici
Combustor perfomance
Ignition e altitude relight

PREPARAZIONE COMBUSTIBILE LIQUIDO
Analisi dettagliata del processo evaporazione
Combustibili multi componente
Meccanismi e regimi di atomizzazione
Sistemi di iniezione per GT
Correlazioni

TERMOACUSTICA
Generalità
FTF per combustibili liquidi
Impedenza liner e terminazioni
Esempio calcolo

MODELLI DI COMBUSTIONE TURBOLENTA
Modelli Local Source
Modelli EDC fast chemistry e finite rate chemistry
Chemistry acceleration
Esempi
Modelli Flamelet Fiamme non premiscelate
Modelli Flamelet Fiamme premiscelate
Teoria di BML
Modello Eddy BreakUp
Modello FSD
Modello TFC
Modello G-Equation
Fiamme parzialmente premiscelate
Nox emissions - criteri di modellazione in fiamme turbolente
Soot emissions
Criteri di modellazione in fiamme turbolente
PDF Transport models
FGM models
Dscrete Particle Modelling
Advanced multi-phase modelling
Turbulent combustion models for LES

ESERCITAZIONI CINETICA CHIMICA
Chemkin package
Chemical equilibrium
Stanjan for Chemkin
Chemical reactors
Laminar flames
Fluent Flamelet module

ESERCITAZIONI CFD
Overview of Fluent turbulent combustion capabilities
Premixed flame example
Non premixed free jet flame example - EDC
Non premixed free jet flame example - Laminar Flamelet
Partially Premixed flame combustor
Liquid Fuel
Overview of OpenFOAM turbulent combustion capabilities
Application test