Asegurar el funcionamiento estable de los motores aeronáuticos
La inestabilidad de la combustión puede observarse en numerosos sistemas de uso industrial, siendo uno de ellos los motores aeronáuticos de inyección directa. Este fenómeno guarda relación con otras condiciones negativas, como la extinción y el retroceso de llama, así como la vibración de la estructura mecánica del motor, que puede llegar a provocar incluso su destrucción. Por consiguiente, es de suma importancia perfeccionar los conocimientos sobre los fenómenos de transferencia de calor y de masa que tienen lugar en el interior de una cámara de combustión, para idear métodos de diseño que permitan mitigar dicha inestabilidad. Gran parte de las tareas experimentales y de modelización realizadas en MUSCLES versaron sobre la evaporación del combustible líquido al inyectarlo directamente en la cámara de combustión. Cuando se calientan en dicha cámara, las gotas de combustible se evaporan. Seguidamente el vapor de combustible se quema, lo que genera la energía esencial para la propulsión. El reto consistía en desarrollar y validar nuevos modelos teóricos de la evaporación del combustible que tuvieran en cuenta la absorción de la radiación térmica por parte de las gotas de combustible. Investigadores del Instituto Superior Técnico de Portugal conjugaron distintas técnicas de óptica para medir el tamaño, la temperatura y la velocidad de las gotas de combustible líquido en combustión en condiciones de carga calorífica variable. El flujo térmico intercambiado entre las gotas de combustible y el interior de la cámara de combustión a temperatura y presión elevadas pudo deducirse a continuación a partir de su balance de energía total. En lo que constituyó otro paso adelante en este campo de investigación, los socios del proyecto MUSCLES emplearon conocimientos detallados sobre la transferencia de calor por radiación térmica para determinar con precisión la tasa de evaporación del combustible. La radiación térmica regula el reparto de la temperatura y el flujo de calor por las paredes de la cámara de combustión, la formación de hollín y otros productos de una combustión imperfecta. Aunque suele pasarse por alto en la mayoría de los modelos de combustión existentes, la consideración de la radiación térmica como componente de la ecuación puede conducir a mejoras significativas de su validez. Asimismo, al calcular la contribución de la radiación térmica a la evaporación del combustible, el proyecto MUSCLES ha ampliado el conocimiento relativo a las posibles causas de inestabilidad en la combustión.
