Commissioning banco prova turbine-compressori e prove IGV

In the last decades, the topic of the noise pollution is becoming more widespread and has reached a more and more high importance level, especially in aeronautics. This is why the RECORD project was born (Research on Core Noise Reduction): to study the noise caused by the aeronautical engines and, more generally, the pollution caused by air traffic. The project team includes 5 different European countries with major aircraft engine manufacturers in order to understand the physics of the main mechanisms of noise generation, through dedicated experimental tests and sophisticated numerical modeling and analytical works. The Politecnico di Milano, with its fluid machines laboratory of the Department of Energy, participates in the project by providing its test bench for turbines and compressors. The plant will try to simulate the combustor of aircraft engines without the presence of combustion itself, but trying to simulate it with a entropy and vortex generator and with special loudspeakers. In order to set up the particular experimental tests, it was necessary to operate big structural modifications to the plant, which have covered the oil circuit, the part that directs the flow towards the turbine and the whole area of the axial machine for the arranging of the appropriate instrumentation for the detection of acoustic waves. My thesis work was to prepare the system to the detection of acoustic tests, analyzing the characteristics of the output flow from the new IGV. The first part of the activity involved the redesign phase, testing of components and construction of the new structural changes. Then I contributed to the commissioning of the plant by fixing data acquisition instrumentation and performing some tests to verify the performance : thanks to the interventions on the oil circuit, has been possible to create the experimental curves of the compressor at high speeds of rotation. Subsequently, the air flow is characterized, to understand how the output flow from the volute is. It is imperative that the flow in this zone of the plant is as uniform as possible in order to best simulate the conditions that would occur in a real aircraft engine. At the end the results in different conditions of inclination of the IGV in the volute and with the presence or absence of a stretch of pipe structure with honeycomb are analyzed.

Nel corso degli ultimi decenni il tema dell’inquinamento acustico è sempre più diffuso ed ha raggiunto un livello di importanza sempre maggiore soprattutto nell’ambito aereonautico. È per questo che è sorto il progetto RECORD (Research on Core Noise Reduction), cioè per studiare il rumore provocato dai propulsori aereonautici e più in generale l’inquinamento acustico provocato dal traffico aereo. Nel progetto collaborano 5 diversi paesi europei con i principali costruttori di motori aeronautici allo scopo di comprendere la fisica dei principali meccanismi di generazione del rumore, attraverso test sperimentali dedicati e sofisticati lavori di modellazione numerica e analitica. Il Politecnico di Milano, con il suo laboratorio di macchine a fluido del Dipartimento di Energia, partecipa al progetto mettendo a disposizione il suo banco prova per turbine e compressori. Nell’impianto si cercherà di simulare la il combustore dei motori aereonautici senza la presenza della combustione vera e propria, ma provando a simularla attraverso generatori di entropia, di vorticosità e appositi altoparlanti. Al fine di allestire le particolari prove sperimentali, è stato necessario operare delle pesanti modifiche strutturali all’impianto, che hanno riguardato il circuito dell’olio, la parte di convogliamento del flusso verso la turbina e tutta la zona della macchina motrice per l’alloggiamento dell’apposita strumentazione per le misure delle onde acustiche. Il mio lavoro di tesi è consistito nel preparare l’impianto alle prove di rivelamento acustico, analizzando le caratteristiche del flusso in uscita dalle nuove IGV. La prima parte dell’attività ha riguardato la fase di riprogettazione, verifica dei componenti e di allestimento delle nuove modifiche strutturali. Si è poi contribuito alla messa in funzione dell’impianto, sistemando la strumentazione di acquisizione delle grandezze ed eseguendo alcuni test di verifica delle prestazioni: grazie agli interventi sul circuito dell’olio è stato possibile creare le curve caratteristiche sperimentali del compressore ad alte velocità di rotazione. Successivamente si è caratterizzato il flusso d’aria in uscita dalla voluta del banco prova, per capire le proprietà del fluido in entrata nello statore. È d’obbligo che il flusso presente in questa zona del l’impianto sia il più uniforme possibile al fine di simulare al meglio le condizioni che si avrebbero in un motore reale aereonautico. Si sono analizzati i risultati in diverse condizioni di inclinazione delle palette a geometria variabile presenti nella voluta e con la presenza o meno di un tratto di condotto con struttura a nido d’ape.