| Περίληψη: | Σε αυτήν την εργασία πραγματοποιείται αριθμητική θερμομηχανική ανάλυση δεξαμενής αποθήκευσης καυσίμου υδρογόνου. Στην πρώτη ενότητα παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και οι δυσκολίες της αντικατάστασης της κηροζίνης από τις αερομεταφορές αλλά και οι τρόποι που το υδρογόνο θα χρησιμοποιηθεί από τα αεροσκάφη. Για την θερμική και μηχανική ανάλυση επιλέγεται δεξαμενή αλουμινίου, σφαιρικού σχήματος ενώ το καύσιμο βρίσκεται σε υγρή μορφή. Λόγω της μεγάλης θερμοκρασιακής διαφοράς του καυσίμου με το εξωτερικό περιβάλλον δημιουργείται η ανάγκη για αυξημένες προδιαγραφές μόνωσης. Αναλύεται ο τρόπος σχεδιασμού της δεξαμενής ώστε να λειτουργεί με επιτυχία σε κρυογονικές συνθήκες. Για τις μηχανικές αναλύσεις χρησιμοποιείται το πακέτο πεπερασμένων στοιχείων ANSYS. Για την παραμετρική μελέτη των φορτίων της δεξαμενής χρησιμοποιήθηκε ανάλυση STATIC STRUCTURAL. Εξηγούνται αρχικά, οι δυσκολίες που αντιμετώπιζε το μοντέλο στη διακριτοποίηση, εξαιτίας των πολύπλοκων γεωμετριών αλλά και οι συνοριακές συνθήκες που επιβάλλονται στο μοντέλο για την ακριβέστερη προσομοίωση των ρεαλιστικών συνθηκών. Αφού γίνει η επικύρωση του αρχικού μοντέλου ακολουθεί μια σειρά μοντέλων δεξαμενής με διαφορετικές φορτίσεις και σε διαφορετικά περιβάλλοντα λειτουργίας. Επιπλέον, πραγματοποιούνται γεωμετρικές τροποποιήσεις που συμβάλλουν στην μηχανική αναβάθμιση της κατασκευής. Η ανάλυση περιλαμβάνει τις κατανομές των κύριων τάσεων για κάθε δομή της κρυογονικής δεξαμενής. Υπολογίζονται τα περιθώρια ασφαλείας ως προς θραύση με συντελεστή ασφαλείας 1.5 και ως προς διαρροή με συντελεστή ασφαλείας 1.1, όπου αποτελούν χαρακτηριστικές τιμές για την αεροναυπηγική. Επίσης παρουσιάζεται η κατανομή της θερμοκρασίας παρουσία μονωτικού υλικού καθώς και οι διαφορά στην εντατική κατάσταση με θερμικά φορτία ή απουσία αυτών.
|
|---|
