Zapewnienie stabilnej pracy silników lotniczych
Niestabilności spalania zaobserwowane były w wielu systemach przemysłowych, obejmujących także silniki lotnicze z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Zjawiska te wiązano z niepożądanym wygaśnięciem płomienia oraz zapłonem wstecznym, jak również wibracjami mechanicznej konstrukcji silnika, co może nawet prowadzić do jego zniszczenia. Zaawansowane zrozumienie zjawisk przenikania ciepła i transferu masy w komorze spalania jest więc nadzwyczaj ważne przy ustalaniu metodologii projektowania zdolnej do zminimalizowania wspomnianych niestabilności. Szeroko zakrojone prace eksperymentalne oraz modelowe, prowadzone w ramach projektu MUSCLES, poświęcone były zagadnieniu odparowania paliwa podczas bezpośredniego wtryskiwania go do komory spalania. Po nagrzaniu w komorze spalania kropelki paliwa odparowują, a następnie pary paliwa ulegają spalaniu zapewniając niezbędną energię dla napędu. Poważne wyzwanie stanowiło opracowanie oraz zatwierdzenie nowych teoretycznych modeli odparowania paliwa, uwzględniających pochłanianie promieniowania cieplnego przez kropelki paliwa. Naukowcy z Instituto Superior Técnico w Portugalii połączyli rozmaite techniki optyczne w celu dokonania pomiaru wielkości, temperatury oraz prędkości kropelek płynnego paliwa w zmieniających się warunkach obciążenia cieplnego. Z ogólnego bilansu energetycznego można było wyznaczyć strumień ciepła przepływającego pomiędzy kropelkami paliwa, a środowiskiem o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu we wnętrzu komory spalania. Idąc następnie po tej linii badań, partnerzy projektu MUSCLES wykorzystali szczegółową wiedzę o przenikaniu ciepła podczas promieniowania cieplnego dla celów dokładnego określenia szybkości odparowania paliwa. Promieniowanie cieplne zapewnia ustalenie rozkładu temperatur i strumienia cieplnego między ściankami komory spalania, a także tworzenie sadzy i innych produktów niepełnego spalania. Pomimo tego, iż zjawiska te ignorowane były w większości projektowanych modeli spalania, promieniowanie cieplne może prowadzić do znacznej poprawy ich znaczenia. Ponadto, dzięki oszacowaniu znaczenia, jakie posiada promieniowanie cieplne dla odparowania paliwa, projekt MUSCLES zapewnił znaczne polepszenie zrozumienia potencjalnych źródeł niestabilności spalania.
