Formulaciones Analíticas para la Estimación de Emisiones de Óxidos de Nitrógeno de un Motor Turbo-Rocket de Aire Usando Hidrógeno
Autores: Viola, Nicole; Fusaro, Roberta; Saccone, Guido; Borio, Valeria
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Formulaciones Analíticas para la Estimación de Emisiones de Óxidos de Nitrógeno de un Motor Turbo-Rocket de Aire Usando Hidrógeno
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
último informe
Panel Intergubernamental
Cambio climático
Sector de la aviación
Emisiones globales de gases de efecto invernadero
Hidrógeno líquido
Descarbonización
Aeronaves de alta velocidad
Emisiones de óxidos de nitrógeno
Sistemas propulsores de combustión de aire
Combustibles más limpios
Hidrógeno
Formulaciones analíticas
Motor Air Turbo-Rocket
Relación combustible-aire
Número de Mach
Número de Damköhler
Combustión de hidrógeno/aire
Errores de predicción.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Según el último informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, la aviación contribuye solo con aproximadamente el 2% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI) de origen antropogénico. Sin embargo, dado el creciente demanda del mercado y las drásticas reducciones en otros sectores de transporte, incluidos el marítimo y el automotriz, se espera que el impacto porcentual del sector de la aviación en las emisiones globales de GEI alcance el 50% de la cuota de transporte para 2040. La aviación de alta velocidad que utiliza hidrógeno líquido como propulsor puede representar una solución valiosa para la descarbonización del sector. Sin embargo, para evitar poner en peligro el sueño de una nueva generación de aeronaves de alta velocidad, será necesario introducir estimaciones de emisiones no de CO desde el inicio del proceso de diseño. Para desbloquear la posibilidad de anticipar la estimación de emisiones de óxidos de nitrógeno, los autores desarrollaron la metodología de hidrógeno y alta velocidad P-T (H2-PT), una evolución del método P-T ampliamente utilizado, concebido adecuadamente para apoyar (i) sistemas propulsores innovadores que respiran aire para vuelos supersónicos e hipersónicos y (ii) combustibles más limpios, como el hidrógeno. Este documento presenta un enfoque paso a paso para desarrollar formulaciones analíticas novedosas personalizadas para un motor Turbo-Rocket de aire y discute la correlación descubierta de la producción de óxidos de nitrógeno con la relación de combustible a aire (FAR), el número de Mach y el número de Damköhler (Da), siendo este último una variable adimensional directamente relacionada con la combustión de hidrógeno/aire, considerando la coincidencia entre el tiempo de residencia y los tiempos de retraso de ignición. La formulación más completa permite reducir los errores de predicción por debajo del 5%.
Descripción
Según el último informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, la aviación contribuye solo con aproximadamente el 2% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI) de origen antropogénico. Sin embargo, dado el creciente demanda del mercado y las drásticas reducciones en otros sectores de transporte, incluidos el marítimo y el automotriz, se espera que el impacto porcentual del sector de la aviación en las emisiones globales de GEI alcance el 50% de la cuota de transporte para 2040. La aviación de alta velocidad que utiliza hidrógeno líquido como propulsor puede representar una solución valiosa para la descarbonización del sector. Sin embargo, para evitar poner en peligro el sueño de una nueva generación de aeronaves de alta velocidad, será necesario introducir estimaciones de emisiones no de CO desde el inicio del proceso de diseño. Para desbloquear la posibilidad de anticipar la estimación de emisiones de óxidos de nitrógeno, los autores desarrollaron la metodología de hidrógeno y alta velocidad P-T (H2-PT), una evolución del método P-T ampliamente utilizado, concebido adecuadamente para apoyar (i) sistemas propulsores innovadores que respiran aire para vuelos supersónicos e hipersónicos y (ii) combustibles más limpios, como el hidrógeno. Este documento presenta un enfoque paso a paso para desarrollar formulaciones analíticas novedosas personalizadas para un motor Turbo-Rocket de aire y discute la correlación descubierta de la producción de óxidos de nitrógeno con la relación de combustible a aire (FAR), el número de Mach y el número de Damköhler (Da), siendo este último una variable adimensional directamente relacionada con la combustión de hidrógeno/aire, considerando la coincidencia entre el tiempo de residencia y los tiempos de retraso de ignición. La formulación más completa permite reducir los errores de predicción por debajo del 5%.