Лаборатория Уиттла
Лаборатория Уиттла [1] работает над снижением воздействия авиации и производства электроэнергии на климат. Он расположен на территории Западного Кембриджа в Кембридже, Великобритания . Это часть инженерного факультета Кембриджского университета . Лаборатория Уиттла берет свое начало от сэра Фрэнка Уиттла и нескольких членов его первоначальной команды из Кембриджа, которые в 1937 году изобрели реактивный двигатель . [2] Целью открытия лаборатории в 1973 году была разработка технологии, которая легла бы в основу наступающей эпохи массовых авиаперевозок. Лаборатория Уиттла сегодня является одной из ведущих в мире лабораторий по исследованию реактивных двигателей и электроэнергетики. [3] он сотрудничает с Rolls-Royce , Mitsubishi Heavy Industries и Siemens Более 50 лет ; с Дайсоном 10 лет; [4] и в последние несколько лет со многими новыми участниками авиационного сектора. Лаборатория Уиттла успешно воплотила сотни первичных исследовательских идей в промышленную продукцию, а ее исследования были удостоены высшей награды Американского общества инженеров-механиков — «Премии газовых турбин» — в 15 раз больше, чем любое другое учреждение или компания. [5] В настоящее время целью лаборатории является ускорение декарбонизации полетов. [6] и энергия.
Источник
[ редактировать ]Лаборатория Уиттла была первоначально создана на грант Совета научных исследований сэром Джоном Хорлоком , который должен был стать первым директором лаборатории, и сэром Уильямом Хоторном , который был главой инженерного факультета Кембриджского университета и разработал Камера сгорания в реактивном двигателе сэра Фрэнка Уиттла, использованном в первом британском реактивном самолете .
Развитие вычислительных методов
[ редактировать ]Профессор Джон Дентон [7] был одним из первых, кто разработал численные методы расчета расхода в турбомашинах с использованием методов временного анализа. Вскоре к нему присоединился профессор Билл Доус. [8] и вместе разработанные им численные методы, включая TBLOCK и MULTALL, [9] получил широкое распространение во всем мире, получив множество международных наград за свою работу. Появление CFD стало революционным не только потому, что исследователи и конструкторы впервые смогли рассчитать правильные механизмы потерь в турбомашинах (вместо того, чтобы полагаться на эмпирические корреляции ), но и потому, что численные методы также можно было использовать в качестве инструментов проектирования для повышения эффективности компонентов. . Код Дентона TBLOCK, ЦП для турбомашин на базе решатель Навье-Стокса , с тех пор был преобразован в код под названием Turbostream. [10] разработан для использования NVIDIA графических процессоров для массовых параллельных вычислений , что приводит к ускорению тех же вычислений более чем в 20 раз. Turbostream была выделена в отдельную компанию, а последняя версия (TS4) теперь представляет собой неструктурированный код с мультифизическими возможностями. [11]
Другие вычислительные методы, разработанные в лаборатории, включают 3DNS, [12] и высокоточный решатель потоков dbslice, [13] библиотека JavaScript для исследования данных через Интернет.
Экспериментальные установки
[ редактировать ]В лаборатории Уиттла находится ряд экспериментальных установок, используемых для изучения механики терможидкостей в турбомашинах, двигательных установках, энергетике и авиации. [14] К ним относятся:
- 5 низкоскоростных ( M < 0,3) аэродинамических труб.
- Контур переменной плотности для независимого управления Маха и Рейнольдса .
- 13 испытательных стендов для компрессоров , вентиляторов и турбин , включая возможности для засасывания пограничного слоя, засасывания воды, отбора вторичного воздуха и трансзвукового потока.
Существует также множество небольших установок, используемых для обучения, калибровки зондов, реальной газовой динамики, исследований ветряных и приливных турбин , измерения теплопередачи , испытаний производительности движителей и многих других приложений. имеются производственные мощности, включая 3D-печать и обработку с ЧПУ Для поддержки экспериментальных работ .
Отраслевое партнерство
[ редактировать ]С момента своего создания основной целью Лаборатории Уиттла было построить мост через «Долину Смерти» – место, где блестящие первичные исследования не воплощаются в продукт. [15] Исследовательское партнерство с Rolls-Royce, Mitsubishi Heavy Industries и Siemens насчитывает более 50 лет. [4] Совсем недавно лаборатория Уиттла стала партнером Dyson, Reaction Engines , Lilium и Green Jets. [16] Лаборатория также сотрудничает с British Cycling и ЕЦБ в области спортивной аэродинамики в велоспорте и крикете .
Новая лаборатория Уиттла
[ редактировать ]Радикально изменив культуру и инструменты, используемые в разработке технологий, Новая лаборатория Уиттла [17] Целью проекта является резкое сокращение времени, необходимого для достижения чистого нулевого полета. Недавние новаторские испытания, проведенные в лаборатории Уиттла в сотрудничестве с компанией Rolls-Royce и финансируемые Институтом аэрокосмических технологий, продемонстрировали возможность сократить время, необходимое для проектирования, создания и тестирования технологий, в 10–100 раз, с лет до месяцы или недели. [18] Это позволяет исследовательским группам работать в среде с большим количеством аппаратного обеспечения, не успевая быстро учиться. Новая лаборатория Уиттла призвана масштабировать этот процесс, выступая в качестве ускорителя технологии с нулевым выбросом углерода. Он станет демонстрацией процесса разработки технологий, меняющего правила игры, что позволит тиражировать его в других секторах и по всему миру. [19]
В новой лаборатории Уиттла разместится Национальный центр силовых установок и энергетики, в котором будет новый туннель переменной плотности и вращающийся испытательный стенд, а также существующие экспериментальные мощности, новые производственные помещения и новые офисные помещения, предназначенные для расширения сотрудничества между исследователями, правительством и промышленностью. Король Карл III начал строительство объекта стоимостью 58 миллионов фунтов стерлингов в мае 2023 года. [20] Ожидается, что строительные работы будут завершены к октябрю 2025 года.
Международные награды
[ редактировать ]Лаборатория Уиттла — самая академически успешная в мире лаборатория по производству двигателей и двигателей. Работа лаборатории была удостоена более 100 международных наград, включая премию «Газовая турбина» — высшую награду Американского общества инженеров-механиков в этой области — 15 раз. [5] Награда вручается раз в год, начиная с 1963 года: работы Whittle Lab выигрывали 10 из последних 18.
| Год | Получатель | Тема |
|---|---|---|
| 2019 | Маша Фолк, Роберт Миллер, Джон Кулл | Влияние турбулентности камеры сгорания на механизмы потерь в турбине |
| 2016 | Свилен Савов, Николас Аткинс, Сумиу Учида | Сравнение геометрии одинарных и двойных манжетных уплотнений |
| 2015 | Хо-Он То, Роберт Миллер | Влияние соотношения сторон на производительность компрессора |
| 2014 | Роберт Грю, Роберт Миллер, Ховард Ходсон | Влияние производственных изменений торцевой стенки на производительность турбины |
| 2012 | Грэм Пуллан, Анна Янг, Айвор Дэй, Эдвард Грейтцер , Золтан Спаковски | Происхождение и структура вращающегося срыва шипового типа |
| 2010 | Мартин Гудхэнд, Роберт Миллер | Влияние реальной геометрии на трехмерные разделения в компрессорах |
| 2009 | Будимир Росич, Эрик Кертис, Джон Дентон | Управление потоком утечки наконечника через ротор турбины с кожухом с помощью воздушной завесы |
| 2006 | Будимир Росич, Джон Дентон | Контроль потерь при утечке в бандаже за счет уменьшения кругового перемешивания |
| 2005 | Айвор Дэй, Кристофер Фриман, Джон Уильямс | Попадание дождя в осевые компрессоры на частичной скорости |
| 2004 | Айвор Дэй, Кристофер Фриман, Томас Скаринчи | Пассивное управление нестабильностью сгорания в авиационной газовой турбине с низким уровнем выбросов |
| 1997 | Тим Кэмп, Айвор Дэй | Исследование пиковых и модальных явлений срыва в низкоскоростном осевом компрессоре |
| 1991 | День Айвора | Начало остановки в осевых компрессорах |
| 1986 | Саймон Галлимор, Николас Кампсти | Смешение по диапазонам в многоступенчатых компрессорах с осевым потоком |
| 1984 | Говард Ходсон | Измерение пограничного слоя и потерь на роторе осевой турбины |
| 1977 | Айвор Дэй, Николас Кампсти, Эдвард Грейтцер | Прогнозирование производительности компрессора во вращающемся свале |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ "Дом" . Whittle.eng.cam.ac.uk .
- ^ «Хронология» .
- ^ Всепартийная парламентская инженерная группа - http://appeg.co.uk/low-carbon-aviation/
- ^ Jump up to: а б «Рабочие места в Кембридже растут после одобрения планов по созданию новой лаборатории Уиттла» . Кембриджский независимый . 17.06.2020 . Проверено 29 июня 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с «Премия газовой турбины» . www.asme.org . Проверено 29 июня 2023 г.
- ^ Всепартийная парламентская инженерная группа - http://appeg.co.uk/low-carbon-aviation/
- ^ «Джон Дентон» .
- ^ «Профессор Билл Доус» . fete.eng.cam.ac.uk. 12.06.2017 . Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ «мульталл-турбомашинное проектирование» . сайты.google.com . Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ Брандвик, Тобиас; Пуллан, Грэм. «Ускоренный 3D-решатель Навье-Стокса для потоков в турбомашинах» . Журнал ASME по турбомашиностроению . Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ «Турбострим» . Турбострим . Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ «3ДНС» . сайты.google.com . Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ "dbslice" . www.dbslice.org . Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ "Удобства" . Whittle.eng.cam.ac.uk . Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ Мур, Чарльз (22 января 2021 г.). «Мы не должны допускать, чтобы поглощения глобальных компаний подрывали британскую науку» . Телеграф . ISSN 0307-1235 . Проверено 29 июня 2023 г.
- ^ «Greenjets сотрудничает с лабораторией Уиттла» . www.greenjets.co.uk . Проверено 13 мая 2023 г.
- ^ «Новая лаборатория Уиттла» . Whittle.eng.cam.ac.uk . Проверено 11 мая 2023 г.
- ^ Гудиер, Чарис (24 ноября 2020 г.). «Зеленого полета!» . САМ цифровой | Кембриджский университет . Проверено 29 июня 2023 г.
- ^ «RE: сохранение экосистем» . www.re-tv.org . Проверено 29 июня 2023 г.
- ^ «Король Чарльз посещает лабораторию Кембриджского университета с нулевой нулевой прибылью стоимостью 58 миллионов фунтов стерлингов» . Новости Би-би-си . 09.05.2023 . Проверено 11 мая 2023 г.