DIRECTII PRINCIPALE
DE CERCETARE
  PARTICIPAREA LA
PROIECTE EUROPENE
  PARTICIPAREA LA
PROGRAME NATIONALE
  LABORATOARE PENTRU
EXPERIMENTARI, TESTARI
SI CONTROL
  CERCETARE-DEZVOLTARE
TEHNOLOGICA
  RECUNOASTERI ALE
ACTIVITATII DE
CERCETARE-DEZVOLTARE
  SISTEMUL DE MANAGEMENT
AL CALITATII
  CONSILIUL DE ADMINISTRATIE
  RAPOARTE DE ACTIVITATE
  CONDUCERE
  COLECTIVE DE CERCETARE
  REZULTATELE CERCETARII
  INSTALATII DE INTERES NATIONAL
  JURNALUL STIINTIFIC TURBO























  Anunturi
 
INCDT COMOTI are intentia de a achizitiona urmatoarele produse destinate pentru configurarea de standuri de cercetare experimentala echipamente mecanice din domeniul masinilor paletate rotative de inalta turatie si spatial. Detalii
 
ANUNT INCHIRIERE
Din 28.11.2017
Detalii
 
Institutul National de Cercetare Dezvoltare Turbomotoare COMOTI intentioneaza sa achizitioneze "elemente de etansare de tipul composite gaskets, specifice mediului spatial". Elementele de etansare trebuie sa aiba urmatoarele caracteristici tehnice: sa functioneze in intervalul de temperatura -120℃/+80℃, sa reziste la radiatii, mantaua elementului de etansare sa fie dintr-un material care sa aiba un factor de frecare fata de titan de maxim 0.2 si factorul de incarcare a arcului intern sa fie de maxim 2N/mm.
 
I.N.C.D.Turbomotoare COMOTI intentioneaza sa achizitioneze << sculptura marmura PASARE cu h = 150 cm >>
 
INCDT COMOTI achizitioneaza servicii de sudura in vederea realizarii structurii metalice a produsului Cadru WRTF.
 
INCDT COMOTI organizeaza concurs pentru incadrarea pe grade stiintifice a personalului din activitatea de cercetare stiintifica Detalii
 
SELECŢIE DE OFERTE PENTRU PRELUARE DEŞEURI Detalii
 
Institutul National de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare COMOTI Bucuresti, in calitate de institut de cercetare-dezvoltare de drept public in domeniul cercetarii - dezvoltarii turbomotoarelor, intentioneaza ca in perioada 30 iulie - 11 august 2015 sa elaboreze si sa depuna spre finantare o propunere de proiect ce are ca principal scop transferul de cunostinte, expertiza si know- how in domeniul controlului si reducerii zgomotului industrial. Detalii
 
Institutul National de Cercetare - Dezvoltare Turbomotoare COMOTI intentioneaza ca in perioada 14 iulie - 11 august 2015 sa elaboreze si sa propuna spre finantare proiecte ce au drept scop principal transferul de cunostinte, expertiza in domeniul industrial catre entitati avand statut de intreprinderi (entitate legala care desfasoara o activitate economica ce consta in a oferi produse/servicii pe piata). Detalii
 
Anunt de intentie privind identificarea de parteneri din mediul economic privat pentru actiunea 1. 2. 3 - programului operational competitivitate 2014 - 2020 "Parteneriate pentru transfer de cunostinte" Detalii
 
Parteneriate pentru transfer de cunostinte, proiectul "Tehnologie inovatoare de stocare a energiei in sistem CAES" (Compressed Air Energy Storage) prin utilizarea de compresoare si expandere cu surub. Detalii
 
Parteneriate pentru transfer de cunostinte, proiectul "Echipament performant pentru actionarea vanelor din reteaua de distributie si transport a gazelor combustibile" Detalii
 
Anunt de intentie privind identificarea de parteneri din mediul economic privat pentru actiunea 1. 2. 3 - programului operational competitivitate 2014 - 2020 "Parteneriate pentru transfer de cunostinte" Detalii
 
Institutul National de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare COMOTI Bucuresti, in calitate de institut de cercetare-dezvoltare de drept public in domeniul cercetarii - dezvoltarii turbomotoarelor, intentioneaza ca in perioada 27 iunie - 11 august 2015 sa elaboreze si sa depuna spre finantare propuneri de proiect ce au ca principal scop transferul de cunostinte, expertiza si know-how in domeniul ENERGIE, MEDIU SI SCHIMBARI CLIMATICE Detalii
 
Institutul National de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare COMOTI Bucuresti, in calitate de institut de cercetare-dezvoltare de drept public in domeniul cercetarii - dezvoltarii turbomotoarelor, intentioneaza ca in perioada 27 iunie - 11 august 2015 sa elaboreze si sa depuna spre finantare propuneri de proiect ce au ca principal scop transferul de cunostinte, expertiza si know-how in domeniul producerii energiei termice si in cel al autovehiculelor hibride. Detalii
 
In perioada 10 iulie-11 august 2015, Institutul National de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare-COMOTI din Bucuresti isi propune sa dezvolte un proiect de cercetare ce are ca tema dezvoltarea unei turbine de tip ejector pentru transformarea energiei cinetice a fluidului in energie mecanica si/sau energie electrica prin captarea si accelerarea unui jet motor de fluid. Detalii
 
Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare COMOTI Bucureşti, în calitate de institut de cercetare-dezvoltare de drept public în domeniul cercetării - dezvoltării turbomotoarelor, intenţionează ca în perioada 27 iunie – 11 august 2015 să elaboreze şi să depună spre finanţare o propunere de proiect ce are ca principal scop transferul de cunoştinţe, expertiză şi know- how in domeniul materialelor avansate Detalii
 
Ministerul Educaţiei şi Cercetării Ştiinţifice - Autoritatea Naţională pentru Cercetare Ştiinţifică şi Inovare organizează concurs pentru ocuparea funcţiei de director general la Institutul Naţional de Cercetare - Dezvoltare Turbomotoare COMOTI, în conformitate cu prevederile Hotărârii Guvernului nr.73 din 4 februarie 2015 privind aprobarea Metodologiei de concurs pentru ocuparea funcţiei de director general la institutele naţionale de cercetare-dezvoltare, publicată în Monitorul Oficial nr.112 din 12 februarie 2015, Partea I. Detalii
 
INCD Turbomotoare COMOTI are spre vanzare "Elemente instalatie experimentala producere energie electrica tip ORC, putere electrica max. 3kWe" Detalii
 
Proiectul POSDRU cu numarul de identificare 90/2.1/S/62399 a inceput.. Detalii
 
INCDTurbomotoare COMOTI detine licenta GHH-RAND de productie si service pentru compresoarele cu surub. Contact

 
Participarea la Proiecte Nationale
3.14. Programul PN III PED
 
3.14.1. CAROT
Prezentare Generala | Comunicate de presa | Prezentare proiect | Rezultate | Informare si publicitate

Prezentare Rezultate

Activitatea I.1 Elaborarea unui plan de experimentari, definirea conditiilor de operare si a performantelor necesare


  Motorul TIDE are in componenta un compresor, al carui rotor face obiectul acestui proiect (cu rosu in Fig. 1 a), urmat de o camera de linistire menita sa atenueze fluctuatiile de presiune generate in camerele de detonatie, un set de 7 camere de detonatie pulsatorie (cu galben in Fig. 1 a), in care aerul comprimat este amestecat cu Hidrogen, accelerat in regim supersonic, si detonat, generand gaze de ardere la presiuni si temperaturi foarte ridicate care sunt directionate prin 7 ajutaje de reactie (cu albastru in Fig. 1 a). Intreg motorul (compresor, camere de detonatie si ajutaje de reactie) se roteste solidar.

Fig. 1 Motorul TIDE: a) varianta proiectata; b) varianta realizata prin tehnologia "additive manufacturing" (printare 3D cu material polimeric)

  Caracteristicile acestui compresor cu grad mare de comprimare sunt impuse de specificitatile ansamblului motor in care acesta trebuie sa fie integrat, si pe care trebuie sa-l deserveasca. Intr-o prima etapa de proiectare, s-a determinat incapacitatea aerodinamica a conceptului de compresor propus, avand in vedere raportul de comprimare si randamentul, si s-a estimat gama de dimensiuni ale componentelor.
  Punctul de proiectare impus pentru functionarea motorului TIDE presupune un raport de comprimare de 6:1 si un debit de aer de 1,7 kg / s. Pentru a se asigura acesti parametri la intrarea in camera de detonatie in conditiile existentei unui canal de legatura in care vitezele sunt foarte inalte si corespunzator, pierderile de presiune sunt semnificative, se urmareste realizarea unui compresor cu raport de comprimare de 7:1, pentru a se asigura o marja de siguranta in functionare.
  In plus, necesitatea ca viteza de curgere in canalizatia din amontele camerei de detonatie sa fie supersonica impune constrangeri suplimentare asupra compresorului, din motiv ca prezenta unei componente fixe, statorice, ar atrage dupa sine formarea de unde de soc care ar afecta curgerea supersonica si posibilitatea de obtinere a detonatiei. Din aceste considerente, compresorul centrifugal consta exclusiv dintr-un rotor (model experimental in prezentul proiect), capabil sa asigure parametrii impusi fara prezenta unui stator.
  Parametrii impusi rotorului in aceasta etapa sunt:

  • temperatura la intrare: 288.15 [K]
  • numar de palete: 14
  • grosimea la baza paletei: 3 [mm]
  • grosimea la varful paletei: 1.5 [mm]
  • diametrul la baza la intrare: 70 [mm]
  • diametrul la varf la intrare: 135 [mm]
  • diametrul exterior al rotorului:216 [mm]
  • inaltimea la varf: 5.32 [mm]
  • viteza specifica: 6.17
  Planul de experimentari in baza caruia va fi validat in conditii de laborator "modelul demonstrativ de rotor cu grad mare de comprimare, autodifuzie si autoaxializare" este structurat in doua parti. Planul de experimentari I, ce va fi derulat in cadrul acestui proiect care vizeaza reperul "rotor cu grad mare de comprimare, autodifuzie si coaxializare" in mod singular si care are drept scop demostrarea capacitatii cercetatorilor si agentilor economici romani de a realiza piese vitale pentru turbocompresorul de ultima generatie, inovative ce constituie solutii originale in acest domeniu. Tinta investigatiilor este atat semifabricatul brut turnat cat si piesa prelucrata la dimensiunile stabilite de proiectanti. Criteriile de acceptare a defectelor, nivelul de acceptare a neconformitatilor se vor stabili de comun acord metalurg-proiectant si vor fi mentionate intr-o "Fisa de incercari proprie a reperului", document ce va fi elaborat si definitivat in urma testelor si incercarilor practice de realizare a rotorului. Se vor investiga:
  • - Precizia configuratiei geometrice obtinute;
  • - Calitatea si starea suprafetelor;
  • - Prezenta defectelor interne;
  • - Calitatea materialului obtinut (uniformitatea compozitiei chimice, macro si microstructura obtinuta in zonele importante ale piesei, aparitia segregatiilor sau a difuziei unor elemente, caracteristicile mecanice);
  • - Posibilitatile de echilibrare statica si dinamica a piesei(lor).

  Planul de experimentari II. Verificarea performantelor solutiei constructive de compresor alese se va face pe baza unui program experimental, desfasurat pe modelul de rotor realizat in cadrul proiectului. Experimentarea se face in cadrul unui proiect ulterior utilizand ca agent de lucru aer, in conditii de aspiratie naturala si isi propune sa verifice performantele gazodinamice in raport cu rezultatele simularilor numerice. Programul de experimentari II vizeaza masurarea urmatorilor parametrii:

  • Debitul de aer prin compresor;
  • Presiunea statica medie atmosferica;
  • Temperatura statica medie atmosferica;
  • Presiunea totala medie la iesirea din compresor. Presiunea va fi masurata prin intermediul a cel putin sase seturi de sonde de presiune totala dispuse circumferential. Fiecare set de sonde va contine cel putin trei sonde dispuse radial;
  • Presiunea statica medie la iesirea din compresor. Presiunea va fi masurata pe carcasa, prin intermediul a cel putin sase porturi de presiune statica dispuse circumferential;
  • Temperatura totala medie la iesirea din compresor. Temperatura va fi masurata prin intermediul a cel putin sase seturi de termocuple dispuse circumferential. Fiecare set de termocuple va contine cel putin trei termocuple dispuse radial;
  • Puterea consumata de compresor;
  • Cuplul de antrenare a compresorului;
  • Turatia compresorului.

Activitatea I.2 Proiectare aerodinamica (predimensionare cu modele 1D si 2D). Experimentari in vederea definirii tehnologiei de turnare

  Intr-o prima etapa de proiectare s-a realizat un rotor centrifugal capabil sa realizeze un raport de comprimare total de 7:1 la regimul nominal (inclusiv marja de pierdere de presiune). Ulterior, solutia a fost modificata din punct de vedere geometric si termodinamic astfel incat sa asigure un raport de comprimare de 6:1 total - static, respectand astfel conditiile de finctionare fara stator. Procesul de proiectare aerodinamica a avut la baza calcule termodinamice pentru determinarea geometriei de baza (predimensionare), urmate de calcule globale ale curgerii prin treapta, pentru rafinarea solutei, luand in considerare toate pierderile aerodinamice induse de plenumul in care se descarca curgerea.
  Au fost definite patru variante constructive in scopul determinarii aceleia care ofera performantele maxime in termeni de eficienta, precum si cea mai mare rezerva de siguranta la blocaj, ceea ce permite o mai mare libertate la proiectarea celorlalte componente ale motorului. Cele patru variante constructive sunt prezentate in Fig. 2. Datorita similitudinii celor patru versiuni de rotor, calculele termodinamice care au condus la definirea variantei de referinta nu pot fi utilizate pentru a estima performantele cu nivelul de acuratete necesar pentru a le putea compara. De aceea, este necesara utilizarea unei metode mai elaborate cum este cea a calculului bidimensional al curgerii in canalul de lucru.

Fig. 2 a) Referinta (14 palete principale, 0 splittere); b) Varianta 1 (7 palete principale +7 splittere lungi); c) Varianta 2 (7 palete principale +7 splittere lungi, unghi de asezare la iesire de 45°); d) Varianta 3 (7 palete principale +7 splittere scurte la 50% din anvergura paletelor)

Activitatea I.3 Studii analitice si experimentale pentru componentele tehnologiei de turnare. Modelarea si simularea proceselor de turnare

  Procesele reale de turnare si solidificare, mai ales pentru piese de complexitatea si importanta "rotorului cu grad mare de comprimare, autodifuzie si coaxializare" este obligatoriu sa fie optimizate, cea mai moderna si eficace metoda fiind prin calcul numeric. Simularea procesului de turnare si solidificare, proces iterativ in cadrul caruia prin utilizarea de date termodinamice si proprietati fizice dependente de temperatura asigura toate conditiile pentru acest lucru si corelarea cu datele si rezultatele experimentale va asigura obtinerea unei solutii optime.
  Procesul de simulare a realizarii "rotorului cu grad mare de comprimare, autodifuzie si coaxializare" s-a realizat cu ajutorul software-ului ProCAST cu luarea in consideratie a conditiilor limita dependente de temperatura si a proprietatilor a trei aliaje, cu baza Al, Mg, Fe (otel inoxidabil inalt aliat) in doua variante tehnologice de turnare. ProCAST este un soft ce poate calcula formarea structurii grauntilor in timpul procesului de solidificare. Acest calcul ajuta la controlarea conditiilor de turnare si la optimizarea performantelor componentelor. Analiza prezenta are ca geometrie rotorul centrifugal. Pentru acest rotor au fost realizate modele 3D de rotor, acestea sunt prezentate in Fig. 3 impreuna cu formele de turnare.

Fig. 3 Modele 3D de rotor centrifugal: a) varianta tehnologica 1: vedere in ansamblu; b) varianta tehnologica 1: vedere in sectiune; c) varianta tehnologica 2: vedere in ansamblu; d) varianta tehnologica 2: vedere in sectiune

  Verificarea relatiilor dintre componentele ansamblului de calcul, precum, intersectii intre suprafete si tolerantele impuse la proiectare reprezinta una dintre cele mai importante etape ce trebuie realizata inainte de inceperea propriu-zisa a procesului de turnare. Pentru rotorul centrifugal, grila de calcul a fost realizata folosind tetraedre. O indesire a grilei in zona bordului de fuga, bordului de atac si pe lungimea paletei a fost realizata pentru o mai buna discretizare a domeniului si a nu influenta procesul de turnare. Fig. 4 prezinta grila de calcul pentru cele doua ansambluri de turnare. Un numar de aproximativ 4 milioane de elemente a fost obtinut pentru grila. Realizarea grilei este urmata de generarea cojii exterioare in care va fi turnat materialul, Fig. 5 a. Pentru acest lucru se stabileste zona pe unde se va realiza turnarea si grosimea cojii. Totodata se stabileste si un domeniu exterior piesei care simuleaza incinta cuptorului de topire-turnare in vid ce va constitui zona in care se va realiza transferul de caldura cu exteriorul.

Fig. 4 Grila de calcul pentru ansamblul de turnare al rotorului: a) varianta tehnologica 1 b) varianta tehnologica 2

Fig. 5 a) Grila corespunzatoare formei coaja; b) Domeniul exterior al geometriei si mesh-ul corespunzator

  Realizarea grilei de calcul este urmata de stabilirea conditiilor corespunzatoare procesului de turnare. Printre aceste conditii se numara si stabilirea axei de turnare, Fig. 6. Pentru transferul termic intre ansamblul de turnare si coaja; deoarece sunt realizate din materiale diferite, se stabileste un coeficient de transfer termic (HTC) si conditia de coincidenta (COINC). Aceasta conditie este folosita intre piesele realizate din materiale diferite.

Fig. 6 Stabilirea axei/directiei de turnare (axa -Z)

Pentru ansamble de turnare au fost realizate trei analize pentru trei tipuri de aliaje:

  • - Aluminiu - AlSi7Mg0.3;
  • - Magneziu - AM50A;
  • - Otel - Stainless 2205;

Tabelul 1 prezinta conditiile cele mai importante stabilite la inceputul procesului de turnare.
Tabelul 1. Setari ale conditiilor procesului

Nume Tip Material Umplere Temperatura initiala Model
Ansamblu turnare Aliaj Aluminiu
Magneziu
Otel
0%
0%
0%
675℃
675℃
1550℃
Linear-elastic
Linear-elastic
Linear-elastic
Coaja (Shell) Forma Molochite 100% 800℃ Vacant

Fig. 7 prezinta procesul de umplere, la diferiti pasi de timp, precum si evolutia temperaturii in timpul umplerii ansamblului.

Fig. 7 Temperatura in timpul procesului de umplere

  Studii experimentale in vederea definitivarii tehnologiei de turnare pentru noua aplicatie
  Experimentarile realizate in vederea definitivarii tehnologiei de turnare a rotorilor de compresor in forma realizata din amestec cu intarire la rece cu utilizarea de miezuri care prin imbinare formeaza configuratia impusa a piesei au presupus optimizarea parametrilor specifici de formare-turnare prin parcurgerea a doua etape distincte:

  • - stabilirea materialelor optime de formare;
  • - stabilirea parametrilor optimi de turnare a aliajului.

  Stabilirea materialelor de formare
  Formarea rotorilor de compresor presupune utilizarea de amestecuri de formare cu intarire la rece atat pentru executia formei pentru configuratia de baza cat si a miezurilor. Forma de baza, copiaza exteriorul rotorului cu tot cu marcile miezului si include reteaua de turnare. Avand in vedere ca forma cavitatii necesara a se realiza este destul de simpla iar rolul acesteia este doar de suport pentru blocul de miezuri s-a optat pentru executia acesteia din amestec de formare liat cu silicat de sodiu. Acesta are avantajul unei rigiditati suficiente, a unei precizii dimensionale cortespunzatoare si nu in ultimul rand al unui pret de cost mai scazut. Reteta de preparare a amestecului de formare pe baza de silicat de sodiu include 100 % nisip cuartos si 6% silicat de sodiu.
  Formele suport din amestec pe baza de silicat de sodiu au o rezistenta suficient de mare pentru a fi manipulate si inchise si o precizie dimensional buna. Miezurile sunt elementul cel mai important al formei deoarece din acestea se va constitui prin asamblare cavitatea in care se vor turna rotorii. Amestecul de formare selectat trebuie sa asigure o foarte buna calitate a suprafatei piesei dar sa fie si fiabil in utilizare in sensul ca trebuie sa aiba o durata de viata (durata pana la intarire) suficient de mare pentru a permite realizarea miezului prin sablonare. De asemenea, sistemul de liere ales trebuie sa genereze un volum cat mai mic de gaze si sa asigure o rezistenta ridicata a miezurilor. Pornind de la aceste observatii a fost selectat un sisteme de liere cu intarire la rece cu CO2. Avantajul intaririi cu CO2 este durata mare de viata a amestecului, care permite manipularea acestuia pentru formare un timp suficient pentru a putea realiza miezurile prin sablonare. In cadrul experimentarilor s-a optat pentru liantul tip Carbophen 5692 (Rasina fenolica, modificata alcalin, care poate fi intarita folosind CO2). Amestecul de miez s-a preparat conform retetei 100% nisip cuartos, 2.5...3% liant carbophen. Cu amestecul de miez preparat conform celor trei retete s-au executat miezuri utilizandu-se sablonul prezentat in Fig. 8 a.
Operatia de miezuire s-a realizat manual, materialul de miezuire fiind introdus in cavitatea sablonului in straturi successive si indesat manual. Forma s-a finala s-a obtinut prin razuire a suprafetei (Fig. 8 b). Dupa razuire, s-a realizat intarirea acestora prin insuflare de CO2 timp de 20 sec pe fiecare 10 mm2 de suprafata.
  Operatia de miezuire a evidentiat faptul ca toate cele 3 variante de preparare asigura conditii optime din punct de vedere al durabilitatii de utilizare si rezistentei miezurilor. Totusi retetei 3, careia ii corespunde un procent de 3.5% liant nu asigura o diferenta semnificativ mai mare de rezistenta fata de reteta 2 (cu 3%liant) in conditiile in care volumul de gaze generat prin arderea liantului la turnare va fi in mod logic mai mare. Pe de alta parte miezurile realizate cu reteta 1 au necesitat utilizarea de armaturi deoarece imediat dupa executia miezului sunt friabile si se rup mult mai usor. Rezulta ca reteta optima pntru executia miezurilor este reteta 2. Se va avea insa in vedere si utilizarea retetei 1 ca solutie in cazul in care se va constata aparitia de sufluri in paletele rotorului turnat.

Fig. 8 a) Sablon pentru executia miezurilor; b) Miez in cutie dupa operatia de razuire

Stabilirea parametrilor optimi de turnare a aliajului
emsp; Principalul parametru specific de turnare care poate afecta calitatea piesei turnate in cazul turnarii rotorilor de compresor este temperatura de turnare a aliajului lichid. Justificarea acestei afirmatii este data de peretii foarte subtiri ai paletelor, ce trebuie sa se umple si sa nu prezinte defecte de turnare de tipul infasurarilor, suflurilor sau incluziunilor. Experimentarile realizare au vizat stabilirea temperaturii optime de turnare pentru executia rotorilor din oteluri inox tip Cr-Ni. Stabilirea temperaturii optime de turnare s-a facut in conditii de testare industriala prin turnarea de rotori din mai multe marci de aliaje din grupa otelurilor inox Cr-Ni, sectionarea pieselor turnate si analiza volumului si dispunerii defectelor pe sectiunea acestora. Tinand cont de compozitia chimica a aliajelor si grosimea medie de perete a rotorilor, temperatura de turnare a fost variata in intervalul 1600-1750°C.
  In urma analizei experimentale a rezultat ca temperatura optima de turnare aplicabila la turnarea rotorilor ce fac obiectul proiectului este 1700-1720°C. In cazul aliajelor cu interval mai scurt de solidificare, cum este cazul aliajului W2.4855, acesta fiind un aliaj optim, poate fi ridicata temperature de turnare pana la 1750°C. Aceasta temperature este superioara celor practicate in mod obisnuit la turnarea otelurilor dar explicabila prin complexitatea ridicata a piesei si grosimea mica a sectunii paletelor.

Concluzii privind parametrii analizati ai tehnologiei de formare-turnare

Analiza experimentala realizata a pus in evidenta fiabilitatea solutiei de executie a rotorilor de compresor in forme realizate din amestec cu intarire la rece cu utilizarea de miezuri care prin imbinare formeaza configuratia impusa a piesei in urmatoarele conditii:

  • - Realizarea formei pentru configuratia generala a piesei din amestec liat cu silicat de sodiu intarit cu CO2;
  • - Realizarea miezurilor din amestec de formare liat cu rasina tip carbophen cu utilizarea urmatoarei retete de preparare: 100% nisip curators AFS52+3% carbophen.
  • - Temperatura de turnare a aliajului este situata in intervalul 1700-1750°C - valoare aplicabila pentru otelurile inox tip Cr-Ni.

Activitatea I.4 Parametrizarea 3D, realizarea modelului discretizat, simularea, optimizarea si post-procesarea configuratiei

  Solutii constructive fara stator
  Din aceasta clasa de posibile solutii constructive au fost testate o serie de variante. In continuare, se va prezenta varianta optima (Fig. 9), care atinge presiunea statica impusa la iesire, are o rezerva de siguranta la blocaj suficienta, iar eficientele politropice si izentropice au valori maxime.
  Conditiile impuse:

  • debit: 1.7 kg/sec
  • raport de compirmare la intrara in camera de detonatie: 6:1
  • presiunea la intrare: 101325 [Pa]
  • temperatura la intrare: 288.15 [K]
  Parametrii geometrici:
  • diametrul la baza: 70 [mm]
  • diametrul la varf: 135.6 [mm]
  • diametrul la evacuare: 207 [mm]
  • diametrul camerei de linistire: 280 [mm]
  • inaltimea paletei la diametrul maxim: 0.05 [m]
  • numarul de palete: 9 palete principale + 9 splittere
  • beta 2 axial: 0
  • unghiul de asezare la iesire: 0
  Parametrii termodinamici:
  • eficienta politropica total-total: 0.88
  • eficineta izentropica total-total: 0.82
  • rezerva de siguranta la blocaj: 2.6 [kg/sec]
  • raportul de comprimare (total - static): 6.31:1
  • puterea consumata: 763 kW
  • temperatura medie a curgerii: 475 (baza) - 540 (fibra medie) - 600 (varf) [K]
  • turatie: 58000 [RPM]
  • viteza relativa a curgerii la evacuare: 20 [m/sec]

Fig. 9 Rotorul final cu si fara conul de varf

  Desi utilizarea unor palete mai lungi conduce la cresterea raportului de comprimare, aceasta impune si o crestere in directie radiala a camerei de linistire, ceea ce ar conduce la o decrestere locala a presiunii. De aceea, portiunea finala a compresorului include si prima parte a camerei de linistire, fara palete.

Activitatea I.5 Integrarea rezultatelor obtinute, demonstrarea functionalitatii solutiilor alese

  Simularea numerica a avut loc in doua etape. In prima, s-a impus presiunea statica la iesirea din compresor pentru initializarea curgerii. Dupa obtinerea convergentei, s-a impus un debit de aer de 1,7 kg/s. Convergenta in aceasta a doua etapa a fost atinsa dupa circa 1500 de iteratii, termenii reziduali ai ecuatiilor filtrate RANS scazand cu peste doua ordine de marime, iar diferenta dintre valorile debitului la intrare si la iesire a scazut sub 2,45 x 10-5, mult sub valoarea uzuala acceptabila de 0,5%. In acest moment, in baza cunostintelor si experientei acumulate in urma studierii, analizei, stimularii si experimentarii a diverse variante constructive, consideram ca solutia la care ne-am oprit, considerata optima atat din punct de vedere al proiectarii, al atingerii caracteristicilor si performantelor urmarite dar si din punct de vedere al realizarii practice este functionala. Etapa urmatoare a proiectului, activitatile ce se vor realiza au drept scop concretizarea acestei solutii, realizarea practica a rotorului investigarea lui foarte amanuntita si parcurgerea unui plan complex de experimentari care sa conduca la validarea in conditii de laborator atat a solutiei constructive cat si a tehnologiilor special realizate pentru realizarea practica a acesteia
  Prin analiza cu elemente finite s-au determinat limitele maxime de turatie pe baza unui calcul iterativ, analiza initiala efectuandu-se pentru o turatie de 75% din cea calculata teoretic.

  Varianta tehnologica din aliaj pe baza de Mg
  In figura urmatoare este prezentata distributia tensiunii Von Mises pentru turatia 18000 RPM (cca 75% din Nmax). Tensiunea maxima este de 223 MPa, mai mica decat limita de rupere de 400 MPa, iar regiunea in care tensiunea a depasit limita de curgere are un volum foarte mic (culoarea rosie). Pentru evidentierea regiunii in care deformatia specifica a depasit limita de plasticitate, in figura urmatoare este prezentata deformatia specifica. Se observa volumul redus al zonei deformate plastic (deformatia specifica mai mare decat 0.4% - culoarea rosie in figura). Deformatia specifica maxima (componenta elastica si componenta plastica) este 0.482%.

Fig. 10 a) Distributia tensiunii Von Mises [Pa]; b) Distributia deformatiei specifice - aliaj Mg 18000 RPM

  Varianta din aliaj pe baza de Al
  In figura urmatoare este prezentata distributia tensiunii Von Mises pentru turatia 20000 RPM (cca 75% din Nmax). Tensiunea maxima este de 442 MPa, ceea ce corespunde unei starii de deformare plastica, localizata intr-o regiune cu un volum foarte mic.

Fig. 11 a) Distributia tensiunii Von Mises - aliaj aluminiu 20000 RPM; b) Distributia tensiunii Von Mises [Pa] - otel 20000 RPM

  Varianta din otel
  In figura 11 b este prezentata distributia tensiunii Von Mises pentru turatia 20000 RPM (cca 65% din Nmax). Valoarea tensiunii maxime este de 1280 MPa, sub limita de curgere a materialului de referinta (Latrobe Marvac 300 VM).

Activitatea I.6 Diseminarea rezultatelor

  In cadrul acestei etape o atentie deosebita a fost acordata activitatii de diseminare a rezultatelor, chiar daca la aceasta data sunt intermediare, avand in vedere o scara cat mai larga.
  S-a avut in vedere comunicarea lor, nationala si internationala, precum si publicarea in cadrul unor conferinte a unor articole elaborate de persoanele implicate in cercetarile efectuate. In acest sens, rezultatele obtinute in cadrul activitatilor de proiectare aerodinamica, simularea, optimizarea si post-procesarea configuratiei, au stat la baza elaborarii articolului: "Losses and blade tip clearance for a centrifugal compressor", prezentat in luna octombrie 2017, in cadrul Conferintei Aerospace Europe 6th CEAS Conference si care urmeaza va fi publicatin Buletinul INCAS (http://bulletin.incas.ro/). Articolul arata ca performantele maxime ale unui rotor sunt atinse cand "jocul la varf" este cat mai mic, ideal cand se poate realiza un rotor inchis, la care "jocul la varf" este zero, fapt care ne-a determinat sa alegem configuratia geometrica prezentata in lucrare. Activitatile de simulare CFD, cunostintele acumulate, au stat la baza elaborarii articolului "Turbulence model sensitivity on steady state mapping of a very high pressure ratio compressor stage", acceptat spre publicare in AIP Conference Proceedings (American Institute of Physics http://aip.scitation.org/journal/apc), si ce va fi prezentat in cadrul Conferintei ICNPAA International Conference in Nonlinear Problems in Aviation and aerospace, Minisymposium: Mathematical Modeling, Numerical Algorithms, Optimization Methods and Flow Control for Aerospace Techniques", organizata de American University of Armenia, Yerevan (Armenia), in perioada 3-6 Iulie 2018.
  Solutiile promovate de proiect, plecand de la metodologia de ante-proiectare a compresoarelor cu grad extrem de comprimare si pana la matricele de verificare experimentala a rezultatelor studiilor analitice, modelari, simulari etc., s-a considerat necesar sa fie prezentate, discutate si analizate cu specialisti recunoscuti la nivel international, cu cercetatori din cadrul celor mai renumite firme din domeniul aeronautic. In acest sens s-a efectuat o deplasare la "SALON INTERNATIONAL DE LÁERONAUTIQUE ET DE LÉSPACE, PARIS - LE BOURGET", cea mai prestigioasa manifestare la nivel international in acest domeniu. Tara noastra a organizat la aceasta manifestare un stand la care principalii agenti economici din industria aeronautica romaneasca au putut sa isi prezinte ultimele realizari, cele mai performante produse, sa demareze colaborari cu cat mai multe firme de prestigiu din domeniu. La acest stand au fost prezentate de catre directorul de proiect solutiile promovate de specialistii COMOTI in domeniul compresoarelor cu grad extrem de comprimare, 14:1, intr-o singura treapta, coroborat cu capacitatea sa de a recupera aceasta presiune totala in presiune statica.
  Pentru promovarea solutiilor propuse pentru dezvoltare in cadrul prezentului proiect, s-a realizat o prezentare in cadrul unui simpozion cu tema "Solutii Moderne de Crestere a Competitivitatii Turnatoriilor" organizat de Asociatia Tehnica de Turnatorie din Romania (ATTR) in perioada 16-17.11.2017.

  Concluzii
  In cadrul Etapei 1 a prezentului proiect a fost elaborat un plan de exprimentari, au fost definite conditiile de operare si performantele necesare structurii de tip "rotor cu grad mare de comprimare, autodifuzie si coaxializare", a fost efectuata proiectarea aeodinamica. Au avut loc experimentari in vederea definirii tehnologiei de turnare, au fost efectuate studii analitice si experimentale pentru componentele tehnologiei de turnare, a fost realizata modelarea si simularea proceselor de turnare, precum si parametrizarea 3D, modelul discretizat, simularea, optimizarea si post-procesarea configuratiei si integrarea rezultatelor obtinute in vederea demonstrarii functionalitatii solutiilor alese. Aceste date, impreuna cu datele obtinute de la partenerul P1 -UTTIS, dupa o atenta coroborare vor fi utilizate ca date de intrare in Etapa a 2-a a proiectului. Desigur, tot in urma unei analize in ansamblu rezultatele vor fi optimizate.

Prezentare Generala | Comunicate de presa | Prezentare proiect | Rezultate | Informare si publicitate
 

Prima Pagina | Despre Noi | Contact | Logare
© 2017 COMOTI - Institutul National de Cercetare Dezvoltare Turbomotoare. Toate drepturile rezervate.