Optimierung alternativen Treibstoffe
Noël Nesanson
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Übersicht
1 – Einführung & Motivation...
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1.1 – Unt...
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1 – Einführung & Motivation
1.2 – Zus...
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Schema des Optimierungsprozesses
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Jasuja’s Gleichung für Pressure Swirl...
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Optimierung
Zerstäubung
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- klein ...
2.1 – Implementierung in Matlab und Valiedierung: PSA
2 – Flugtriebwerkszerstäuber
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2 – Flugtriebwerkszerstäuber
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2.2 – Flugzustande
2 – Flugtriebwerk...
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3 – Beschränkte Optimierung des SMDs...
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Schritt 3 – Optimierung unter Zwänge...
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3.4 – Problem PFAA im HAR
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Abschluß
- Sehr komplexes Problem mit vielen verschiedenen Parametern und
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- Unterschiedliche Technologien ...
Literatur
DLR.de • Folie 20
(1) Impact of alternative Fuels Physical Properties on Combustion
Performance
P. Le Clercq and...
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
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Backup Folien
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1.4 – Sauter Mean Diameter (D32) und
anderen Durchmessern
p > q ganze Zahlen
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2.5 – Oberflächspannung und Viskosität
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2.4 – Einfluß der Temperatur
Schritt 2 – Pressure Swirl Atomizer
DLR.de • Folie 25 > Optimierung alternativer Treibstoffe ...
2.4 – Einfluß der Temperatur
Schritt 2 – Pressure Swirl Atomizer
DLR.de • Folie 26 > Optimierung alternativer Treibstoffe ...
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Schritt 3 – Optimierung unter Zwänge...
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DLR Optimierung alternativer Treibstoffe - 22.08.2014

  1. 1. Optimierung alternativen Treibstoffe Noël Nesanson
  2. 2. DLR.de • Folie 2 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 Übersicht 1 – Einführung & Motivation 2 – Flugtriebwerkszerstäuber 3 – Beschränkte Optimierung des SMDs
  3. 3. DLR.de • Folie 3 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 1 – Einführung & Motivation 1.1 – Unterschiede in der Zusammensetzung Quelle: (1)
  4. 4. DLR.de • Folie 4 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 1 – Einführung & Motivation 1.2 – Zusammenhang zwischen Eigenschaften, Prozesse und Performance Quelle: (2)
  5. 5. DLR.de • Folie 5 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 Schema des Optimierungsprozesses
  6. 6. DLR.de • Folie 6 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 Jasuja’s Gleichung für Pressure Swirl Atomizer (PSA) El-Shanawany and Lefevbre’s Gleichung für Pre-filming Airblast Atomizer (PFAA) PSA Schema PFAA Schema Quelle: (1) – (3) 2 – Flugtriebwerkszerstäuber
  7. 7. > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.07.2014DLR.de • Folie 7 Optimierung Zerstäubung Ziel: - klein SMD - Reproduktion Referenz SMD Variation der Zusammensetzung
  8. 8. 2.1 – Implementierung in Matlab und Valiedierung: PSA 2 – Flugtriebwerkszerstäuber DLR.de • Folie 8 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 VERIFIZIERUNG VALIDIERUNG Quelle: (1)
  9. 9. DLR.de • Folie 9 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 2 – Flugtriebwerkszerstäuber VERIFIZIERUNG VALIDIERUNG 2.1 – Implementierung in Matlab und Valiedierung: PFAA Quelle: (3)
  10. 10. DLR.de • Folie 10 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 2.2 – Flugzustande 2 – Flugtriebwerkszerstäuber
  11. 11. DLR.de • Folie 11 Dodecane 7.1 Farnesane 7.2 Cyclohexane 14.7 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 Relative Unterschied im Vergleich zu Jet A-1 (%) Dodecane 5 Farnesane 5.4 Cyclohexane 14.5 Relative Unterschied im Vergleich zu Jet A-1 (%) SMD for PRESSURE SWIRL ATOMIZER
  12. 12. DLR.de • Folie 12 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 Dodecane 4.6 Farnesane 1.8 Cyclohexane 6.3 Relative Unterschied im Vergleich zu Jet A-1 (%) Dodecane 4.8 Farnesane 1.8 Cyclohexane 10 Relative Unterschied im Vergleich zu Jet A-1 (%) SMD for PRE-FILMING AIRBLAST ATOMIZER
  13. 13. DLR.de • Folie 13 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 3 – Beschränkte Optimierung des SMDs 3.1 – Minimierungsproblem
  14. 14. DLR.de • Folie 14 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 3 – Beschränkte Optimierung des SMDs 3.2 – Einzelergebnis für einen Flugstand TAKE OFF – 5.1 bar
  15. 15. DLR.de • Folie 15 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 3 – Beschränkte Optimierung des SMDs 3.3 – Gesamtergebnis PSA TAKE OFF CRUISE HAR1 HAR2+ = 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 Ydode Y farn Acceptable zone of solution for the minimisation problem for all operational conditions - Delta P = 5.1 bar Take Off Cruise Altitude Relight 1 Altitude Relight 2 y = 1 - x
  16. 16. DLR.de • Folie 16 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 Schritt 3 – Optimierung unter Zwänge der SMD 3.3 – Verschiedene Ergebnisse TAKE OFF CRUISE HAR1 HAR2+ = 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 Ydode Y farn Acceptable zone of solution for the minimisation problem for all operational conditions - Delta P = 5.1 bar Take Off Cruise Altitude Relight 1 Altitude Relight 2 y = 1 - x
  17. 17. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 Ydode Y farn Acceptable zone of solution for the minimisation problem DLR.de • Folie 17 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 3.4 – Gesamtergebnis PSA & PFAA Ergebnismenge für 2 Druckunterschiede und 4 Betriebsbedingung 3 – Beschränkte Optimierung des SMDs PFAA keine Ergebnismenge für HAR 1 & 2
  18. 18. DLR.de • Folie 18 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 3.4 – Problem PFAA im HAR 3 – Beschränkte Optimierung des SMDs
  19. 19. Abschluß - Sehr komplexes Problem mit vielen verschiedenen Parametern und Abhängigkeiten: - Unterschiedliche Technologien (PSA, PFAA, …) - Starke unterschiedliche Betriebsbedigungen - Erfolgreiche Verwendung phänomenologische Modelle für die Optimierung der Treibstoff Zusammensetzung Nächste Schritte: - Implementierung weiterer Einschränkungen aus den Treibstoffspezifikation - Implementierung weiterer Prozesse Pareto - Optimierung DLR.de • Folie 19 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014
  20. 20. Literatur DLR.de • Folie 20 (1) Impact of alternative Fuels Physical Properties on Combustion Performance P. Le Clercq and M. Aigner, Institute of Combustion Technology, DLR German Aerospace Center, Stuttgart (2) Evaluation of Combustion Performance off Alternative Aviation Fuels, Tim Edwards, Cliff Moses and Fred Dryer (3) Third Edition Gas Turbine Combustion Alternative Fuels and Emissions, Arthur H. Lefebvre and Dilip R. Ballal > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014
  21. 21. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit DLR.de • Folie 21 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014
  22. 22. Backup Folien DLR.de • Folie 22 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014
  23. 23. 1.4 – Sauter Mean Diameter (D32) und anderen Durchmessern p > q ganze Zahlen N ist die Anzahl den Tropfen di Durchmesser der Tropfen i ni Häufigkeit der Tropfen i DLR.de • Folie 23 Schritt 1 – Fundamenten und Motivation > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014
  24. 24. 2.5 – Oberflächspannung und Viskosität verschiedener Mischungen 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 200 300 400 500 600 Surfacetension(N/m) Temperature (T) Sigma Jet A-1 Sigma Dodecane Sigma Farnesane Sigma Cyclohexane 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 200 300 400 500 600 dynamicviscosity(Pa.s) Temperature (T) Mu Jet A-1 Mu Dodecane Mu Farnesane Mu Cyclohexane Schritt 2 – Pressure Swirl Atomizer DLR.de • Folie 24 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014
  25. 25. 2.4 – Einfluß der Temperatur Schritt 2 – Pressure Swirl Atomizer DLR.de • Folie 25 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014
  26. 26. 2.4 – Einfluß der Temperatur Schritt 2 – Pressure Swirl Atomizer DLR.de • Folie 26 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014
  27. 27. DLR.de • Folie 27 > Optimierung alternativer Treibstoffe > Noël Nesanson > 22.08.2014 Schritt 3 – Optimierung unter Zwänge der SMD 3.2 – Wiederformulierung 2D um Zeit und Raum zu sparen

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