Presa Dinamica

Prof. Giuliano DeleddaAd uso didattico Articolazione Conduzione del Mezzo - Opzione Conduzione del mezzo Aereo

Presa dinamicaIstituto Tecnico G. P. Chironi - Nuoro - A.S. 2012/2013Insegnamento diAerotecnica e Costruzioni Aeronautiche

Prof. Giuliano Deledda Settore Tecnologico Indirizzo Trasporti e Logistica

2/11Prof. Giuliano DeleddaAd uso didattico

Presa dinamica: generalit La presa dinamica (in inglese inlet o air intake) il primo componente che il flusso d'aria incontra nella sua evoluzio-ne all'interno del propulsore. Il compito della presa dinamica quello di preparare ade-guatamente il flusso in modo che possa essere poi elaborato dal compressore. Nel caso del ramjet, il flusso assume con-dizioni idonee all'immissione diretta in camera di combu-stione. I compiti principali sono:

Rallentare il flusso dal Mach di crociera fino a M = 0.4 0.5; Aumentare la pressione.


Presa dinamica: generalit La presa dinamica presenta caratteristiche differenti a se-conda che elabori un flusso subsonico o supersonico. Nel proseguo saranno studiate solamente le prese d'aria subso-niche in condizioni ideali. Dal punto di vista generale, si tratta di un condotto dove fluisce, in condizioni stazione, una portata d'aria adeguata alle richieste del propulsore. Nel caso subsonico consiste in un condotto divergente. Le condizioni di progetto della presa dinamica sono quelle relative al volo di crociera dell'aereo in termini di quota e Mach.


Presa dinamica: geometria0 1M 0

0 1Schema della presa dinamicaa

Compressore

T

S10T 0

T 1

p0

p1


Presa dinamica: modello Per poter effettuare delle valutazioni numeriche partiamo dalle seguenti considerazioni:

Modello di atmosfera standard per la determinazione delle condi-zioni in quota; Sezione di cattura pari alla sezione d'ingresso: in questo modo il Mach di crociera coincide con quello in ingresso alla presa d'aria; Ipotesi forte: Il flusso in uscita dalla presa dinamica quasi fermo, quindi, le condizioni di pressione e temperatura corrispondono a quelle di ristagno; Il rallentamento del flusso nella presa d'aria una trasformazione isentropica.


Presa dinamica: calcolo delle prestazioni0 1a

Compressore

T

S10T 0

T 1

p0

p1

Sezione di cattura

Sezione d'ingressoSezione d'uscita


Presa dinamica: calcolo delle prestazioni Per calcolare le prestazioni occorre de-terminare pressione e temperatura nelle stazioni 0 e 1. Condizioni nella stazione 0:

Dalla quota di volo si determinano pressio-ne e temperatura (statiche); Condizioni nella stazione 1:

Dalla conservazione dell'energia totale si calcola la temperatura (di ristagno) al Mach di volo ; Nell'ipotesi di rallentamento isentropico si calcola la pressione.

T

S10T 0

T 1

p0

p1


Presa dinamica: calcolo delle prestazioniT

S10T 0

T 1

p0

p1

Esempio:Studiare una presa dinamica subsonica che operi in condi-zioni di progetto alla quota di 6000 m e M = 0.85 la quale sia in grado di elaborare una portata di 100 kg/s d'aria.Condizioni in quota:Dalle tabelle dell'aria tipo si ha:Temperatura = -24.0 C (249,15 K)Pressione = 472,2 mbarDensit = 0,66 kg/m3

T 0 = 249,15Kp0 = 472,2mbar0 = 0,66kg /m

3


Presa dinamica: calcolo delle prestazioniT

S10T 0

T 1

p0

p1

Condizioni in uscita dalla presa dinamica:

T 1 = 285,15Kp1 = 757,3mbar

T 1T 0

=1+ 12

M 02T 1

p1p0=(T 1T 0)

1 p1


Presa dinamica: esercizi proposti Lo studente rimuova l'ipotesi forte e consideri il flusso in uscita dalla presa d'aria con M = 0.4. Calcolare la temperatura e la velocit all'ingresso del compressore:Suggerimento: La temperatura di ristagno rappresenta l'energia totale del flusso che non varia all'interno del componente.(Risposte: T1 = 276,4 K, V1 = 133.3 m/s) Determinare l'area d'ingresso della presa dinamica.Suggerimento: Si ricordi l'espressione della portata in massa. (Risposte: A1 = 0,563 m2)


Presa dinamica: quesiti proposti Caratterizzare la presa dinamica in termini di posizione ri-spetto agli altri componenti del motore e funzione. Illustrare il modello matematico che stato adottato per studiare la presa dinamica. Illustrare l'ipotesi forte formulata per studiare la presa d'aria e spiegare cosa comporta. Tracciare nel piano s-T l'evoluzione del flusso attraverso la presa dinamica.

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