Systemsimuleringar av framtida flygmotorer

Relevanta dokument
GKN Aerospace Engine Systems Sweden AB

Effektivare lågtryckskompressor - med flera användningsområden

Why Steam Engine again??

Hur blir vi framgångsrika i de Europeiska programmen

Behov Reducerad bränsleförbrukning och miljöpåverkan

Flexible Assembly of Environmental Cars

GKN Aerospace och NFFP7 Robert Lundberg/Patrik Johansson

Miljö och framtid för flygmotorer

Motorkoncept 2. Nhut Lam, doktorand. Avd. för förbränningsmotorer, Lunds Universitet

processindustrin Thore Berntsson

Höghastighetsturbiner för småskalig kraftvärme

ARBETSGIVANDE GASCYKLER

Mejeriproduktionens miljöpåverkan. Johanna Berlin

Energiomvandling av biobränsle/torv/avfall i småskaliga anläggningar g med hjälp av höghastighetsgeneratorer

Energieffektivisering av framtida klimatsystem för personbilar. Filip NielseN, 2017

Indikatorer för utvecklingen av de Europeiska energisystemen

City Mobility Transport Solutions -Environmental and economic sustainability by new technology Trondheim 26th of June

Steget efter CAD Data Management. Per Ekholm

Clean Sky 2. Göran Bengtsson 24 september 2014 Innovair Saab property

KTH Royal Institute of Technology

Your business is tested every day meeting with customers

Emissionsutvecklingen tunga fordon bränslekvalitet och motorteknik

Snabbstart av Aspen med hjälp av skärmdumpar

Parking garage, Gamletull. MDM-piles, pre-installation testing RÄTT FRÅN GRUNDEN!

Signaturanpassning av motorutlopp

Institutionen för tillämpad fysik & elektronik Ronny Östin Anders Åstrand. Turbojetmotor SR-30

Säkrare batterisystem och elektrifierade fordon

Leading the way towards truly sustainable shipping. Carl Fagergren Project Manager Ship design & Newbuilding 1

Snabbstart av Aspen med hjälp av skärmdumpar

Kan lägre metanhalt göra biogasen mer lönsam?

SHIPPING AND MARINE TECHNOLOGY MARITIME ENVIRONMENT. Hur miljövänligt är LNG?

CompactAIR Center Ventilation - Filtrering - Uppvärmning CompactAIR Center Ventilation - Filtration - Heating

DE TRE UTMANINGARNA..

INNOVATION HYDRAULSLANG MED ÖVERLÄGSEN PRESTANDA FÖR SKOGSAPPLIKATIONER

KTH MMK JH TENTAMEN I HYDRAULIK OCH PNEUMATIK allmän kurs kl

PRODUKTBLAD. A Företagets namn Cylinda SIB 5262 KV RF

Höj kompetensen på din arbetsplats - ta hjälp av en seniorforskare

7!34% 7!34% !34% 52-53,/

Kartläggning av kunskapsläget av teknikutvecklingen inom området flygplansmotorer

Effektivare motorer, flyget och miljön

Kvarkenrådet - Utveckling i Kvarkenregionen

Snabbstart av Aspen med hjälp av skärmdumpar

The road to Recovery in a difficult Environment

PRODUKTBLAD. A Företagets namn Cylinda S 6364 KVE RF

HYDRAULIK Rörströmning IV

EMERSON. Marine Fuel Measurement Solutions. Emerson Overview. Agenda Marin: Fuel Control - Efficiency. Michael Jägbeck

Sustainable transport solutions. Rolf Willkrans Sustainability & Public Affairs Volvo Group Headquarters

Bättre logistik och vindkraft i kallt klimat

Axxos hos GKN Driveline Köping

Vågkraft. Verification of Numerical Field Model for Permanent Magnet Two Pole Motor. Centrum för förnybar elenergiomvandling

HYDRAULIK Rörströmning IV

ETT Modular System for Timber Transport

Ny leverantörbas för effektivare utveckling av bränslesnåla flygmotorer

Snabbstart av Aspen med hjälp av skärmdumpar

SKF smörjsystem. SKF/ToolsMomentum Vindkraftsdag Janne Westerlund, SKF Lubrication Competence Centre

Strategier för minskade koldioxidutsläpp inom energisystemet exempel på framtidens drivmedel

Luftvärmare, kylprodukter och högtemperatur processkylaggregat - Förordning 2016/2281 Branschmöte 15 februari 2018 Carlos Lopes, Lina Kinning

FFI-projekt Kiselkarbidsensor för tillförlitligare och effektivare motorstyrning

Den Nationella Forskarskolan i Intelligenta Transportsystem

End consumers. Wood energy and Cleantech. Infrastructure district heating. Boilers. Infrastructu re fuel. Fuel production

Klimatneutrala godstransporter på väg

Botnia-Atlantica Information Meeting

Modeling of pore pressure in a railway embankment

Energiforskningens roll i klimatfrågan exempel från Chalmers

Gas och LNG för hållbara transporter. Gas i tunga transporter? Trafikverkets bedömning

Country report: Sweden

Förbundsutskott 32, broar och tunnlar

AQUATEQ JETTER DRIFT SEP. MOTOR AQUATEQ JETTER SEPARATE ENGINGE. AquaTeq Sweden AB Radarvägen 12 SE KALMAR

SOLAR LIGHT SOLUTION. Giving you the advantages of sunshine. Ningbo Green Light Energy Technology Co., Ltd.

HYDRAULIK Grundläggande ekvationer III

Image quality Technical/physical aspects

ERS (Electrical Road System) Slide-in project within FFI program

Scania och gasmotorer. Rutger Hörndahl, Bussmarknad Scania-Bilar Sverige AB

Idé och Projektarena Blå tillväxt Skagerrak Olika lösningar mot green, clean shipping; Metanol är ej alternakv Peter Grundevik SSPA Sweden AB

Utvecklingsvägar för Europas energisystem

Fordonsindustrins framtida utmaningar: Batterianvändning ur ett fordonsperspektiv. Göran Lindbergh, KTH och SHC Batterifondsprogrammet, 6 april 2016


Virtuellt VA med digitala tvillingar

Säkra och Effektiva Transporter

HIGH CAPACITY TRANSPORT GROSS WEIGHT DEVELOPMENT. Status, January 24, 2019

SCAs hållbara produkter Susan Iliefski-Janols, Hållbarhetschef på SCA

Utveckling av järnvägen - vad händer i Europa?

Water management in Sweden

Rejuvenate. Yvonne Andersson-Sköld, SGI Marlea Wagelmans, Bioclear. På säker grund för hållbar utveckling

VOLVO PENTA VÅRSÄSONG 2009 TIPS FRÅN DIN ÅTERFÖRSÄLJARE

Jonas Nässén, Inst. för Rymd-, geo-, och miljövetenskap. M Chalmers,

MONTERINGSINSTRUKTION ASSEMBLY INSTRUCTION

The present situation on the application of ICT in precision agriculture in Sweden

Retention of metals and metalloids in Atleverket treatment wetland Sylvia Waara & Tatsiana Bandaruk

Ulrika Bokeberg, Director Public Transport Authority, Region Västra Götaland, Sweden

Skånes Energiting Leif Persson, Terracastus

Samarbete inom svensk transportforskning Flygmotorer Bengt-Olof Elfström IVA Workshop 29 april 2010

Svenskt Hybridfordonscentrum. Finansieras av Energimyndigheten och Fordonsföretagen

Alternativa drivmedel och ny fordonsteknik. Marcus Olsson Volvo Lastvagnar Sverige

Gradientbaserad Optimering,

Motorer och turbiner för elproduktion Energikontor Sydost, Växjö Tomas Ekbom

What Is Hyper-Threading and How Does It Improve Performance

Företagsekonomi, allmän kurs. Business Administration, General Course. Business Administration until further notice

Undergraduate research:

Transkript:

Chalmers University of Technology Systemsimuleringar av framtida flygmotorer Tomas Grönstedt Chalmers / Volvo Aero Chalmers University

Systemsimuleringar av framtida flygmotorer Systemsimulering och konceptvärdering TERA2020, (Techno-economic, Environmental and Risk Assessment for 2020): - Multidisciplinär simuleringsmiljö utvecklad inom tre europeiska samarbetsprojekt, VITAL (EnVIronmenTALly Friendly Aero Engines), NEWAC (new aero engine core concepts) DREAM (Validation of radical engine architecture systems) Användning av TERA2020: Värdera motorer som studeras inom dessa projekt (konventionell 2- och 3-axlig, växlad fläkt, motroterande fläkt, mellankyld, mellankyld och avgasvärmeväxlad, aktiv kärna, flödesstyrd kärna, okapslade motorer) + Värdera teknologier och påverkan av teknologiutveckling på systemnivå Chalmers egenutvecklade system: Gestpan/GISMO/emissioner/iSIGHT NFFP-projekt Tillämpningsexempel

Systemsimuleringar av framtida flygmotorer Tillämpningsexempel Värmeväxlade motorer (TERA2020 + Chalmers/Volvo Aero-utvecklat simuleringssystem) Motor med variabelt kärnflöde (Chalmers/Volvo Aero-utvecklat simuleringssystem) Mellanöverhettade motorer (Chalmers/Volvo Aero-utvecklat simuleringssystem) Teknologivärdering (TERA2020)

Chalmers University of Technology TERA2020 discipliner/validering TERA2020 modeller från ett antal discipliner har integrerats: - Motor- och flygplansprestanda - Vikt och konceptutlägg av motorer - Buller - Emissioner - Tillverknings- och driftskostad

TERA2020 programarkitektur även utvecklat egna metoder

Chalmers University of Technology TERA2020 Partners (inom NEWAC-projektet) http://www.newac.eu Hur har samarbetet i VITAL/NEWAC/DREAM gått till?

Chalmers University of Technology Tillämpningsexempel Värmeväxlade motorer (TERA2020 + Chalmers/Volvo Aero-utvecklat simuleringssystem) Motor med variabelt kärnflöde (TERA2020 + Chalmers/Volvo Aero-utvecklat simuleringssystem) Mellanöverhettade motorer (TERA2020 + Chalmers/Volvo Aero-utvecklat simuleringssystem) Teknologivärdering (TERA2020)

Chalmers University of Technology Mellankylda motorer Kan man räkna hem mellankylare i flygande motorer? Mellankylning ger möjlighet att: Öka tryckförhållande för given max.-temperatur i kompressorutlopp Minska kylluftsbehov Reducera emissioner

Konceptuell design av mellankyld motor Optimalt att introducera mellankylning relativt tidigt i kompressionsprocessen Högt tryckförhållande kräver 2-stegs högtrycksturbin 3.4% minskning av bränsleförbrukning på ett kortdistansuppdrag Svårt att bibehålla tillräckliga bladhöjder i kompressorutlopp Xu, L. and Grönstedt, T., 2010, Design and Analysis of an Intercooled Turbofan Engine, ASME J. Eng. Gas Turbines Power, 132 (11) Förfinad studie pågår tillsammans med Rolls-Royce och Volvo Aero - Flödesfördelning externströmning - Minimering av strömningsförluster

Overview of the Intercooler Configuration (3D fluid dynamics model) Crossover duct Side view Heat Exchanger Tubes (Modelled by Porous Media) Heat Exchanger Tubes (Modelled by Porous Media) Side view Convergent outlet duct Divergent inlet duct in out

TERA2020 Avgasvärmeväxlad mellankyld växlad motor Avgasvärmeväxlat Konventionell kärna mellankylt växlat koncept Motorvikt Nominell +16.5% Bränsleförbrukning Nominell -21.6% Konstantinos G. Kyprianidis, Tomas Grönstedt, S. O. T. Ogaji, P. Pilidis, and R. Singh, Assessment of Future Aero-engine Designs With Intercooled and Intercooled Recuperated Cores, J. Eng. Gas Turbines Power, January 2011, Volume 133, Issue 1 http://www.newac.eu

Motor med variabelt flöde i kärnmotor Konventionell turbin Statorlös turbin Volvo Aero Patent, PCT/SE2007/001151 Statorlös turbin för att variera normaliserat massflöde Variabel ledskena för att variera varvtalet Tillåter högre tryckförhållande i cruise => högre termisk verkningsgrad => lägre bränsleförbrukning

Motor med variabelt flöde i kärnmotor Motroterande koncept Chalmers University of Technology Högre tryckförhållande på turbin => kan driva en högtryckskompressor med typiskt tryckförhållande Xu L. and Grönstedt, T., A Contra-rotating Variable Cycle Turbofan Engine, ISABE-2009-1161

Chalmers University of Technology Mellanturbinöverhettning / mellanturbinförbränning Att mellanturbinöverhettning ger effekttätare motorer är ett känt faktum det är inte lika omtalat att mellanförbränning dessutom kan ge effektivare flygmotorer!

Chalmers University of Technology Mellanturbinöverhettning För att en mellanturbinöverhettad turbofläkt skall kunna överträffa den konventionella turbofläkten i effektivitet, måste man elda tidigt under expansionen En praktiskt möjlig väg framåt är att realisera mellanturbinöverhettning i den 3-spoliga turbofläkten Richard Avellán (avhandling i röret ) GT2009-59950, An Assessment of a Turbofan Engine Using Catalytic Interturbine Combustion. Richard Avellán, Tomas Grönstedt PCT/SE2007/001142

Chalmers University of Technology Teknologivärdering Koppla modulteknik till helmotor/flygplan Exempel: - Hur mycket kan förväntade framsteg inom lågtrycksturbinaerodynamik påverka framtida motorer - Hur mycket påverkar viktminskningen i en kall struktur CO 2 - minskning i framtida motorer

Chalmers University of Technology Teknologivärdering Direktdriven (DDTF) Växlad (GTF) Motroterande fläkt (CRTF)

Direct drive turbofan (long range configuration) Teknologivärdering Sensitivity (ΔX = 1%) Technology Objective Technology Failure Impact Weight and Aero Technology Objectives ΔCO 2 (%) ΔX (%) ΔCO 2 (%) Fan blade weight reduction 0.0088 Fan disc weight reduction 0.0016 30 1.03 Fan statics weight reduction 0.0239 Fan efficiency improvement 1.7921 2 3.58 Engine structures weight reduction through use of cold composites 0.0200 30 0.60 Engine structures weight reduction through use of titanium fabrication 0.0075 15 0.11 Hot structures weight reduction through materials and manufacturing techniques 0.0045 15 0.07 Shaft weight reduction through material change (allowable stress) 0.0102 50 0.51 Low pressure turbine ultra high lift (Zweifel number) 0.0116 25 0.29 Low pressure turbine ultra high aspect ratio 0.0234 20 0.47 Low pressure turbine ultra high stage load 0.0396 25 0.99 T. Grönstedt, K. Kyprianidis, S. O. T. Ogaji, D. Au, Low Pressure System Component Advancements and its Impact on Future Turbofan Engine Emissions, ISABE2009-1276

Thank You for your attention and welcome to 2009-09-07 ISABE 2009