A thermal management system parametric model for fuel cell powered aircraft conceptual design (2024)
- Authors:
- Autor USP: COLLARES, RODOLFO DA SILVA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/D.18.2024.tde-09092024-155909
- Subjects: CÉLULAS A COMBUSTÍVEL; AERONAVES; AVIAÇÃO; REFRIGERAÇÃO; SUSTENTABILIDADE
- Keywords: Aeronaves híbridas.; Efeito Meredith.; Gerenciamento térmico.
- Language: Inglês
- Abstract: É fato reconhecido que a temperatura ambiente da Terra está aumentando e isso está associado às emissões de CO2 provenientes de segmentos como energia, indústria e transportes. O setor aeroespacial responde por uma parcela dessas emissões, por isso pesquisa produtos para reduzilas ou eliminá-las. Estudos incluem a viabilidade de substituir os motores a combustão por células de combustível, que consomem hidrogênio, produzindo eletricidade, água e calor. Por gerarem alta taxa de calor, esses equipamentos requerem um substancial SGT (sistema de gerenciamento térmico), que afeta o peso e arrasto da aeronave. Muitos estudos de aeronaves com célula de combustível foram publicados, e o SGT não foi ignorado, mas uma discussão dedicada a estimar seu peso e arrasto não foi encontrada. Este trabalho cria um modelo paramétrico de peso e arrasto de SGT de células de combustível para estudos conceituais de aeronaves, baseado em modelos físicos de células de combustível e radiadores, e representando o ponto ótimo entre peso e arrasto. O trabalho mostrou correlação linear entre os parâmetros do SGT e a potência da célula. Foi observada uma dependência desses parâmetros com a temperatura de operação da célula, então três temperaturas foram testadas. Observou-se que soluções ótimas requerem um SGT de grandes dimensões, de difícil instalação, então uma limitação foi inserida no ciclo de otimização e três limites de área foram testados. Regressões lineares foram, então, criadas correlacionando os parâmetros do SGT com a potência da célula, para diversas combinações de temperatura de operação e limite de área, cumprindo, assim, o propósito do trabalho. Recomenda-se, para trabalhos futuros, a condução de investigações de radiadores mais eficientes, técnicas de aumento de efetividade de troca de calor e soluções de instalação de radiadores de grandes dimensões.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2024
- Data da defesa: 09.08.2024
- Este periódico é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
COLLARES, Rodolfo da Silva. A thermal management system parametric model for fuel cell powered aircraft conceptual design. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-09092024-155909/. Acesso em: 10 jan. 2026. -
APA
Collares, R. da S. (2024). A thermal management system parametric model for fuel cell powered aircraft conceptual design (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-09092024-155909/ -
NLM
Collares R da S. A thermal management system parametric model for fuel cell powered aircraft conceptual design [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-09092024-155909/ -
Vancouver
Collares R da S. A thermal management system parametric model for fuel cell powered aircraft conceptual design [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 10 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-09092024-155909/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.18.2024.tde-09092024-155909 (Fonte: oaDOI API)
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