[Orador 1]: Hola, mi nombre es Antonio Ruiz Rico y en nombre de mi colega, me gustaría dar la
bienvenida a esta presentación, Desarrollando una versión simplificada de
las herramientas de simulación de aeronaves, la biblioteca E-Turbo.
Ha sido creada por mi coautor Sánchez de León y yo en la Universidad Técnica de
Madrid.
Ahora, la pregunta es, ¿por qué crear esta versión simplificada para simular motores
aéreos?
La razón es que las empresas en la industria del aerospacio han desarrollado
numerosos programas profesionales para simular motores aéreos.
Sin embargo, estos programas requieren un mínimo de conocimiento previo en la
herramienta correspondiente y usualmente tienen una curva de aprendizaje en pasos.
Por lo tanto,
Esto no puede ser enseñado en la cantidad de tiempo disponible durante el curso
normal y los estudiantes de Aerospace no suelen tener una manera adecuada para
aprender a usar estos programas profesionales.
Esta biblioteca fue creada en colaboración de Empresarios Agrupados con el
Departamento de Propulsión de la Universidad Técnica de Madrid.
La razón por la que Empresarios Agrupados quiere ser parte del proyecto es que la
industria del aeroespacio, como Airbus o Snegma, contratan sus librerías
profesionales llamadas Turbolibrary.
Y Empresarios Agrupados quiere ofrecer a los estudiantes un primer contacto con
estas herramientas.
Por lo tanto, el objetivo de este proyecto es servir como herramienta educativa para
estudiantes de Aeroespacio y Postgrado para trabajar con el programa PRO-OSIS y
para aprender o simular las procedimientos de teoría y matemática en cursos de
Aeroengine.
Una vez que sabemos el objetivo principal de nuestro proyecto, es hora de decidir
cómo lograrlo.
Primero, ¿cuál es la mejor opción?
¿Las clases típicas de arreglo teórico en las que el lector explica con cuidado cada
concepto?
¿O tal vez la atención a los workshops de PCLAB en los que los estudiantes pueden
usar programas de computador mientras reciben estas enseñanzas?
Es obvio la necesidad de una buena explicación para entender todos los
conceptos de las reglas.
Sin embargo, decidimos preparar un buen programa de computador donde los
estudiantes puedan recibir una educación interactiva en estos cursos después de
varias sesiones de clase.
Además, este programa de computador tiene un uso extenso en la industria del
aerospacio.
Así que, para concluir, ambos son necesarios y creemos que estos programas
de computador complementan lo aprendido en las sesiones de clase.
Después de eso, ¿por qué elegimos crear nuestra propia biblioteca eTurbo en lugar
de usar programas como el software de simulación de performance de gas turbina,
GasTurf?
En primer lugar, aunque en el programa GasTour cada componente del motor está
predeterminado y el usuario no tiene la posibilidad inicial de modificar o
revisarlo, en la biblioteca de E-Turbo los estudiantes pueden ver la ecuación que
controla los motores y, ¿por qué no?, también podrán editar estas ecuaciones y
ajustarlas a una simplificación.
En segundo lugar, tendrán la posibilidad de crear nuevos bloques para simular un
componente que no haya sido diseñado anteriormente.
Y tercero, los estudiantes pueden ver una conexión entre las ecuaciones y el
concepto explicado durante los cursos y la realidad.
En otras palabras, si tomamos un vistazo, por ejemplo, al componente del compresor,
apreciaremos diferentes ecuaciones que controlan la performance de esta sección.
Primero, podemos ver la ecuación que define el ratio de presión en el
compresor, como se muestra en este slide.
Luego, la eficiencia adiabática permite que los estudiantes calculen todas las
condiciones totales en su rango.
Además, en esta, y esta es una ecuación muy remarcable, la constante K1, que
permite que los estudiantes simulen la línea operativa de un compresor sin usar
mapas de compresores.
Esta es una de las simplificaciones en la biblioteca de E-Turbo.
No usa mapas.
Y finalmente, hay una ecuación para el trabajo específico producido en el
compresor.
Y eso me lleva a la siguiente pregunta.
¿Por qué elegimos el programa PROCES en lugar de MATLAB Simulink?
PROCES es la opción más adecuada debido a su capacidad de modelar cualquier tipo de
sistema dinámico por ecuación algebraica de diferencia o ecuación diferencial
ordinaria y eventos discretos y es un entorno visual integrado que ofrece
herramientas intuitivas para hacer la simulación y el post-proceso fáciles.
Además, como dije, la biblioteca de E-Turbo busca ser un paso anterior a la
biblioteca profesional de Turbo.
Así que tratamos de crear componentes en E-Turbo muy similares a los componentes de
Turbo.
En las ecuaciones de interior son mucho más simples en la biblioteca de E-Turbo,
pero en el exterior se ven iguales.
Luego, la biblioteca A2 contiene una serie de componentes que se usarán para simular
cada arreglo.
Pero, ¿qué es realmente una componente?
¿Una biblioteca?
Una componente es un modelo del sistema caracterizado por sus ecuaciones,
variables, topología y incluso comportamiento basado.
La componente es el equivalente del concepto de clase en la programación
orientada al objeto.
Todos los componentes son clasificados por estas simplificaciones en tablas.
Por lo tanto, la tabla E-Turbo compresa todos los componentes posibles de un motor
aéreo.
Y estas componentes también ofrecen una variedad en el modo de ser simulado, con
un nivel más alto de simplificación.
Pero, ¿cómo funciona una component en la tabla E-Turbo?
Para ilustrarlo, esta pantalla muestra la compresión de componentes.
Primero, cada componente tiene variables de entrada que son recibidas por los
puentes de inlet.
En nuestro caso, el compresor recibirá la presión total del inlet y la temperatura,
el flujo de masa total y la velocidad rotacional del puente.
Después de eso, el componente calcula las variables de entrada que el estudiante ha
seleccionado usando la ecuación simplificada del código del compresor.
Y finalmente, los resultados son salvados y las variables de entrada se transfieren
a los siguientes componentes a través de los puentes de inlet.
Para ser más concisos, la temperatura y presión total del outlet, el flujo de masa
del outlet y la velocidad rotacional.
Sin embargo, antes de usar estos componentes en los workshops de PCLAB, es
necesario verificar y validar cada componente, tanto individual como a nivel
de todo el ámbito, y deben ser robustos por supuesto.
Primero, la verificación significa que se ha comprobado si los resultados en la
simulación son valores despectados según su modelo matemático y sus
simplificaciones.
Luego, la validación consiste en comparar los resultados calculados por Proossis con
la biblioteca E-Turbo en contra de los resultados obtenidos en casos reales de
Arranger o en contra de otro programa que ha sido previamente validado.
En nuestro caso, la biblioteca E-Turbo fue validada en contra de la biblioteca Turbo.
Una vez que la biblioteca esté completamente lista, es hora de usarla por
estudiantes en los workshops de PcLab.
Aunque la experiencia piloto de la usación del E-Turbo Library como herramienta
educativa no ha sido completada aún, varias horas de cursos de laboratorio de
la Universidad de Madrid han sido entregados este semestre a la Universidad
Técnica de Madrid, como complemento a los lectores teóricos de los cursos de
arreglo, tanto dentro del DRE como dentro del programa de maestros.
Todavía, el previo experimento con el uso de la biblioteca LP-RES creada por Sierra
Eras en la enseñanza de la performance del líquido, el propel y el enginero de roca,
ha demostrado que los estudiantes valoran mucho este tipo de entrenamiento académico
y lo consideran como más interactivo, útil para comprender mejor los fundamentales de
la performance y operación del sistema de ingeniería complejo y beneficioso para sus
carreras profesionales.
Finalmente, el resultado de este proyecto no es sólo la biblioteca de E-Turbo.
Hay varios manuales que el estudiante puede usar para saber cómo gestionar el
proceso del programa y la biblioteca de E-Turbo.
Pero no solo esto, el otro objetivo es aprender a asimilar conceptos de la
aeronave mientras los estudiantes usan la prorosis.
Esto es principalmente logrado en el guía de simulación.
Siguiendo este manual y usando la biblioteca de E-Turbo, un estudiante de
Aerospace puede empezar a ejecutar el programa Prorosis y luego aprenderá o
asimilará los contenidos de las clases de la aeronave.
Cada procedimiento está explicado con atención aquí.
Luego, el manual de referencia refleja todos los procedimientos teóricos de las
componentes de arreglo y los problemas de verificación y el plan de prueba de la
biblioteca de E-Turbo incluye la verificación y la validación de la
biblioteca.
Para terminar, quiero agradecer a varias personas cuyo trabajo fue necesario para
terminar este proyecto.
Fernando Rodríguez and David Castaño from Empresarios Agrupados.
Then Juan Manuel Tizón and José Luis Montañés from the Propulsion Department at
the Technical University of Madrid.
And finally Pablo Sierra for your previous work with the LPES Library.
Así que ese es el eTrouble Library.
Espero que hayan disfrutado de esta sola presentación y disfruten el resto de las
conferencias.
Estamos felices de discutir cualquier tema de la presentación que consideren.
Pueden contactar a mi coautor Sánchez de León.
¡Adiós!