Tomsk Politeknik Üniversitesi’ndeki bilim adamları, havacılık için geleneksel yakıttan daha çevre dostu ve işlevsel olan alternatif bir yakıt geliştiriyorlar. Uçak motorlarının yanma odalarındaki karmaşık şekilli yakıt damlacıklarının davranışının dinamiğinin matematiksel modellerini geliştirdiler. Bu modeller, yeni yakıtların ısınma, buharlaşma ve tutuşma özelliklerini tahmin etmeye yardımcı olacaktır.
Dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, uçak motorlarının üretim kapasitesini ve performansını korurken havacılıkta insan kaynaklı emisyonları azaltma zorluğu üzerinde çalışıyorlar. Bunu yapmak için, temelde yeni yakıt teknolojileri geliştirmek ve mevcut olanları iyileştirmek gerekir.
Tomsk Politeknik Üniversitesi (TPU) Enerji Mühendisliği Okulu uzmanları, sıvı hidrokarbonlardan (özellikle dizel ve biyodizel) ve çeşitli atıklardan elde edilen sentetik yakıtlar geliştiriyor: bitkisel yağlar, biyokütle, kanalizasyon çamuru, belediye katı atıkları.
“Bir dizi çevresel, ekonomik, enerji ve teknolojik göstergeyi dikkate alarak gelecek vaat eden bir kompozit yakıt oluşturmak önemlidir. Geleneksel gazyağı TS-1 ve yeni sentetik yakıt karışımının kullanılması, bu jet yakıtı göstergelerinin tamamının elde edilmesini mümkün kılacaktır.”, dedi TPU Isı ve Kütle Transferi Laboratuvarı Araştırma Mühendisi Dmitry Antonov.
Bilim adamları, uçak motorlarının yanma odalarındaki damlacıkların ısınma ve buharlaşma özelliklerini incelemek için şimdiden matematiksel modeller geliştirdiler. Modellerin benzersizliği, karmaşık küresel olmayan bir şekle sahip yakıt bileşimlerinin damlacıklarının davranışını çok çeşitli boyutlarda ve hareket hızlarında tanımlamalarıdır. Bu şekil, düşük viskoziteli yakıtlar için tipiktir ve yanma odasına yüksek yakıt enjeksiyon hızlarında meydana gelen damlacık yüzeyinin deformasyonundan kaynaklanır.
Antonov, buna ek olarak, araştırmacıların mikro patlamaların uygulanması yoluyla doğrudan yanma odalarına damlacıkların ikincil öğütülmesinin yeni etkilerini getirmeyi planladıklarını söyledi.
“Mikro patlama modunda damlacıkların parçalanması, daha düşük kaynama noktasına sahip daha az uçucu bir bileşen olan suyun yakıt bileşimine dahil edilmesi nedeniyle elde edilir. Sonuç olarak, suyun çekirdek, yakıtın da kabuk görevi gördüğü daha karmaşık ve verimli bir “damla damla” yakıt bileşimi elde ederiz. Mikro patlamalar, yakıtın tamamen tükenmesini %5-7’ye kadar artırır, yakıt ve hava buharlarının karışma özelliklerini iyileştirir ve antropojenik emisyonların konsantrasyonunu %20’ye kadar azaltır.“, – dedi bilim adamı.
Çalışmanın bir sonraki aşamasında araştırmacılar, yeni yakıtın tahrik sisteminin performansını nasıl etkilediğini inceleyecekler. Bu amaçla, farklı itme karakteristiklerine ve geometrik boyutlara sahip küçük boyutlu gaz türbinli motorların test edilmesi için birleşik bir deney tezgahı oluşturulmaktadır. Bilim adamları, 2023’ün başlarında bir dizi deney başlatmayı planlıyor.
“Amacımız, modern çevresel, ekonomik, enerji ve teknolojik gereksinimleri karşılayan kompozit bir sentetik havacılık yakıtı geliştirmektir. Tomsk Politeknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümünden meslektaşlarımızla birlikte, belirli özellikler için yakıt üretim teknolojilerinin dijital ikizlerini yaratmayı planlıyoruz. Bu, ithal edilen yazılımların yerli fabrikalarda kullanımına ilişkin kısıtlamalar nedeniyle önemlidir.“, – dedi Antonov.