No seguimento de um trabalho desenvolvido no âmbito da unidade curricular Máquinas Térmicas, onde foi projetada uma miniturbina a gás a partir de um diâmetro máximo imposto, será desenvolvida uma análise das proporções geométricas e dos efeitos da alteração das mesmas, de forma a compreender como é possível, através deste tipo de alterações, melhorar a vida útil da miniturbina a gás, procurando sempre manter a força de impulso tão alta quanto possível.
Sendo este tipo de turbinas tipicamente aplicadas à propulsão aérea, a miniturbina a gás em questão será um motor turbojato simples, constituída por um compressor radial e uma turbina axial, ambos com um andar.
O método de cálculo utilizado, tanto para o projeto da miniturbina a gás, como para o estudo das consequências das alterações na miniturbina a gás está descrito no livro de COHEN, H. et al. Gas Turbine Theory, 4 ed, Addison-Wesley, 1996. Alterando os valores das proporções geométricas, será possível projetar novos modelos derivados do modelo protótipo, que daqui para a frente referidos como “Geometrias”. A comparação de resultados calculados entre as diversas geometrias e o modelo protótipo irá permitir a compreensão do efeito de cada alteração na miniturbina a gás.
O estudo realizado divide-se em três partes, primeiro começou-se por uma análise profunda do projeto original desenvolvido ao longo da unidade curricular Máquinas Térmicas, estudando o funcionamento do motor numa gama de temperaturas limite. Após esta análise preliminar estudou-se o efeito, no funcionamento do motor, da variação da velocidade axial na turbina (componente), originando várias geometrias derivadas do modelo protótipo, com diferentes números de Mach e concentrações de tensões nas pás do rotor da turbina, sendo esta uma zona crítica. Por último foi estudada a redução do diâmetro médio da turbina e os efeitos que esta alteração provoca neste tipo de engenho com as proporções em causa, originando mais uma vez diferentes geometrias com tensões e números de Mach variados.
Através dos diferentes estudos e da comparação dos resultados calculados para as várias geometrias, foi possível obter uma percepção geral de como cada variável afeta não só a vida útil do motor, mas também a força de impulso produzida e através desta percepção, projetar novas geometrias que permitem o funcionamento da miniturbina a gás com uma temperatura limite elevada e tensões reduzidas
