Studio e ottimizzazione dell'installazione di un motore Diesel common rail per voli suborbitali

Studio per volo suborbitale con dieselfan

Studio di fattibilita di un motore diesel fan per aereoplani di linea

studio di fattibilità di un motore diesel fan con all'interno argomenti sviluppati circa albero motore, pistone e testata

Studio ed ottimizzazione di un turbo-compressore per un diesel-fan ad alta potenza

Sviluppo di massima di una presa d'aria per un turbocompressore accoppiato ad un motore diesel.

Studio e ottimizzazione di un velivolo suborbitale per trasporto passeggeri veloce

Studio e ottimizzazione velivolo

Studio e ottimizzazione di un autoturboreattore

Il ritiro dello Space Shuttle dalla vita operativa avvenuto nel 2011 e le iniziative in corso tra NASA ed aziende commerciali hanno dato il via ad una fase di transizione nel volo spaziale umano volta a fornire servizi di trasporto spaziale maggiormente flessibili. Accanto ad iniziative private che sono principalmente volte al trasporto di turisti nello spazio allo scopo di far loro provare per pochi minuti l’ebbrezza dell’assenza di gravita’ (ad esempio Virgin Galactic), anche la Difesa si sta impegnando in questo campo, in particolar modo negli USA. Inoltre è stata firmata a marzo 2014 una lettera d’intenti tra l’Aeronautica militare e l’Ente Nazionale per l’Aviazione Civile (ENAC) per definire i criteri e le modalità per lo sviluppo della cooperazione nel settore del volo suborbitale e dell’aerospazio. L’accordo segue di pochi giorni la firma a Washington di un Memorandum of Cooperation sul medesimo argomento tra la Federal Aviation Administration americana(FAA) e la stessa ENAC, accordo che fa dell’Italia il primo paese europeo scelto dalla FAA statunitense come partner per la collaborazione nel settore del trasporto spaziale.

Ottimizzazione di un motore diesel aeronautico per volo stratosferico

Studio e dimensionamento di un compressore assiale da inserire in un gruppo turbofan in cui la camera di combustione verrebbe sostituita da un motore diesel ad alte prestazioni che a sua volta andrebbe, tramite un riduttore, a trascinare il gruppo delle eliche; inoltre i gas combusti fornirebbero energia ad una turbina per il funzionamento del compressore assiale stesso.

Sviluppi di catalizzatori per l'abbattimento di NOx in presenza di ossigeno

Il traffico veicolare è la principale fonte antropogenica di NOx, idrocarburi (HC) e CO e, dato che la sostituzione dei motori a combustione interna con sistemi alternativi appare ancora lontana nel tempo, lo sviluppo di sistemi in grado di limitare al massimo le emissioni di questi mezzi di trasporto riveste un’importanza fondamentale. Sfortunatamente non esiste un rapporto ottimale aria/combustibile che permetta di avere basse emissioni, mentre la massima potenza ottenibile dal motore corrisponde alle condizioni di elevata formazione di CO e HC. Gli attuali sistemi di abbattimento permettono il controllo delle emissioni da sorgenti mobili tramite una centralina che collega il sistema di iniezione del motore e la concentrazione di ossigeno del sistema catalitico (posto nella marmitta) in modo da controllare il rapporto aria/combustibile (Fig. 1). Le marmitte catalitiche per motori a benzina utilizzano catalizzatori “three way” a base di Pt/Rh supportati su ossidi (allumina, zirconia e ceria), che, dovendo operare con un rapporto quasi stechiometrico combustibile/comburente, comportano una minore efficienza del motore e consumi maggiori del 20-30% rispetto alla combustione in eccesso di ossigeno. Inoltre, questa tecnologia non può essere utilizzata nei motori diesel, che lavorano in eccesso di ossigeno ed utilizzano carburanti con un tenore di zolfo relativamente elevato. In questi ultimi anni è cresciuto l’interesse per il controllo delle emissioni di NOx da fonti veicolari, con particolare attenzione alla riduzione catalitica in presenza di un eccesso di ossigeno, cioè in condizioni di combustione magra. Uno sviluppo recente è rappresentato dai catalizzatori tipo “Toyota” che sono basati sul concetto di accumulo e riduzione (storage/reduction), nei quali l’NO viene ossidato ed accumulato sul catalizzatore come nitrato in condizioni di eccesso di ossigeno. Modificando poi per brevi periodi di tempo le condizioni di alimentazione da ossidanti (aria/combustibile > 14,7 p/p) a riducenti (aria/combustibile < 14,7 p/p) il nitrato immagazzinato viene ridotto a N2 e H2O. Questi catalizzatori sono però molto sensibili alla presenza di zolfo e non possono essere utilizzati con i carburanti diesel attualmente in commercio. Obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di ottimizzare e migliorare la comprensione del meccanismo di reazione dei catalizzatori “storage-reduction” per l’abbattimento degli NOx nelle emissioni di autoveicoli in presenza di un eccesso di ossigeno. In particolare lo studio è stato focalizzato dapprima sulle proprietà del Pt, fase attiva nei processi di storage-reduction, in funzione del tipo di precursore e sulle proprietà e composizione della fase di accumulo (Ba, Mg ed una loro miscela equimolare) e del supporto (γ-Al2O3 o Mg(Al)O). Lo studio è stato inizialmente focalizzato sulle proprietà dei precursori del Pt, fase attiva nei processi di storage-reduction, sulla composizione della fase di accumulo (Ba, Mg ed una loro miscela equimolare) e del supporto (γ-Al2O3 o Mg(Al)O). E’ stata effettuata una dettagliata caratterizzazione chimico-fisica dei materiali preparati tramite analisi a raggi X (XRD), area superficiale, porosimetria, analisi di dispersione metallica, analisi in riduzione e/o ossidazione in programmata di temperatura (TPR-O), che ha permesso una migliore comprensione delle proprietà dei catalizzatori. Vista la complessità delle miscele gassose reali, sono state utilizzate, nelle prove catalitiche di laboratorio, alcune miscele più semplici, che tuttavia potessero rappresentare in maniera significativa le condizioni reali di esercizio. Il comportamento dei catalizzatori è stato studiato utilizzando differenti miscele sintetiche, con composizioni che permettessero di comprendere meglio il meccanismo. L’intervallo di temperatura in cui si è operato è compreso tra 200-450°C. Al fine di migliorare i catalizzatori, per aumentarne la resistenza alla disattivazione da zolfo, sono state effettuate prove alimentando in continuo SO2 per verificare la resistenza alla disattivazione in funzione della composizione del catalizzatore. I principali risultati conseguiti possono essere così riassunti: A. Caratteristiche Fisiche. Dall’analisi XRD si osserva che l’impregnazione con Pt(NH3)2(NO2)2 o con la sospensione nanoparticellare in DEG, non modifica le proprietà chimico-fisiche del supporto, con l’eccezione del campione con sospensione nanoparticellare impregnata su ossido misto per il quale si è osservata sia la segregazione del Pt, sia la presenza di composti carboniosi sulla superficie. Viceversa l’impregnazione con Ba porta ad una significativa diminuzione dell’area superficiale e della porosità. B. Caratteristiche Chimiche. L’analisi di dispersione metallica, tramite il chemiassorbimento di H2, mostra per i catalizzatori impregnati con Pt nanoparticellare, una bassa dispersione metallica e di conseguenza elevate dimensioni delle particelle di Pt. I campioni impregnati con Pt(NH3)2(NO2)2 presentano una migliore dispersione. Infine dalle analisi TPR-O si è osservato che: Maggiore è la dispersione del metallo nobile maggiore è la sua interazione con il supporto, L’aumento della temperatura di riduzione del PtOx è proporzionale alla quantità dei metalli alcalino terrosi, C. Precursore Metallo Nobile. Nelle prove di attività catalitica, con cicli ossidanti e riducenti continui in presenza ed in assenza di CO2, i catalizzatori con Pt nanoparticellare mostrano una minore attività catalitica, specie in presenza di un competitore come la CO2. Al contrario i catalizzatori ottenuti per impregnazione con la soluzione acquosa di Pt(NH3)2(NO2)2 presentano un’ottima attività catalitica, stabile nel tempo, e sono meno influenzabili dalla presenza di CO2. D. Resistenza all’avvelenamento da SO2. Il catalizzatore di riferimento, 17Ba1Pt/γAl2O3, mostra un effetto di avvelenamento con formazione di solfati più stabili che sul sistema Ba-Mg; difatti il campione non recupera i valori iniziali di attività se non dopo molti cicli di rigenerazione e temperature superiori ai 300°C. Per questi catalizzatori l’avvelenamento da SO2 sembra essere di tipo reversibile, anche se a temperature e condizioni più favorevoli per il 1.5Mg8.5Ba-1Pt/γAl2O3. E. Capacità di Accumulo e Rigenerabilità. Tramite questo tipo di prova è stato possibile ipotizzare e verificare il meccanismo della riduzione. I catalizzatori ottenuti per impregnazione con la soluzione acquosa di Pt(NH3)2(NO2)2 hanno mostrato un’elevata capacità di accumulo. Questa è maggiore per il campione bimetallico (Ba-Mg) a T < 300°C, mentre per il riferimento è maggiore per T > 300°C. Per ambedue i catalizzatori è evidente la formazione di ammoniaca, che potrebbe essere utilizzata come un indice che la riduzione dei nitrati accumulati è arrivata al termine e che il tempo ottimale per la riduzione è stato raggiunto o superato. Per evitare la formazione di NH3, sul catalizzatore di riferimento, è stata variata la concentrazione del riducente e la temperatura in modo da permettere alle specie adsorbite sulla superficie e nel bulk di poter raggiungere il Pt prima che l’ambiente diventi troppo riducente e quindi meno selettivo. La presenza di CO2 riduce fortemente la formazione di NH3; probabilmente perché la CO2, occupando i siti degli elementi alcalino-terrosi lontani dal Pt, impedisce ai nitriti/nitrati o all’H2 attivato di percorrere “elevate” distanze prima di reagire, aumentando così le possibilità di una riduzione più breve e più selettiva. F. Tempo di Riduzione. Si è migliorata la comprensione del ruolo svolto dalla concentrazione dell’agente riducente e dell’effetto della durata della fase riducente. Una durata troppo breve porta, nel lungo periodo, alla saturazione dei siti attivi, un eccesso alla formazione di NH3 Attraverso queste ultime prove è stato possibile formulare un meccanismo di reazione, in particolare della fase riducente. G. Meccanismo di Riduzione. La mobilità dei reagenti, nitriti/nitrati o H2 attivato è un elemento fondamentale nel meccanismo della riduzione. La vicinanza tra i siti di accumulo e quelli redox è determinante per il tipo di prodotti che si possono ottenere. La diminuzione della concentrazione del riducente o l’aumento della temperatura concede maggiore tempo o energia alle specie adsorbite sulla superficie o nel bulk per migrare e reagire prima che l’ambiente diventi troppo riducente e quindi meno selettivo.

Collision probabilities in the rarefaction fan of asymmetric exclusion processes

We consider the one-dimensional asymmetric simple exclusion process (ASEP) in which particles jump to the right at rate p is an element of (1/2, 1.] and to the left at rate 1 - p, interacting by exclusion. In the initial state there is a finite region such that to the left of this region all sites are occupied and to the right of it all sites are empty. Under this initial state, the hydrodynamical limit of the process converges to the rarefaction fan of the associated Burgers equation. In particular suppose that the initial state has first-class particles to the left of the origin, second-class particles at sites 0 and I, and holes to the right of site I. We show that the probability that the two second-class particles eventually collide is (1 + p)/(3p), where a collision occurs when one of the particles attempts to jump over the other. This also corresponds to the probability that two ASEP processes. started from appropriate initial states and coupled using the so-called ""basic coupling,"" eventually reach the same state. We give various other results about the behaviour of second-class particles in the ASEP. In the totally asymmetric case (p = 1) we explain a further representation in terms of a multi-type particle system, and also use the collision result to derive the probability of coexistence of both clusters in a two-type version of the corner growth model.

Analysis of the emissions of volatile organic compounds from the compression ignition engine fueled by diesel-biodiesel blend and diesel oil using gas chromatography

This paper describes the procedures of the analysis Of Pollutant gases, as volatile organic compounds (benzene, toluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene and p-xylene) emitted by engines, using high-resolution gas chromatography (HRGC). In a broad sense, CI engine burning diesel was compared with B10 and a drastic reduction was observed in the emissions of the aromatic compounds by using B10. Especially for benzene, the reduction of concentrations occurs on the level of about 19.5%. Although a concentration value below 1 mu g ml(-1) has been obtained, this reduction is extremely significant since benzene is a carcinogenic compound. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Amphiphilic cerium(III) beta-diketonate as a catalyst for reducing diesel/biodiesel soot emissions

This work reports on the synthesis, characterization and applications of the new cerium(III) beta-diketonate Ce(hdacac)(3)(Hhdacac)(3)center dot 2H(2)O (where hdacac and Hhdacac denote, respectively, the hexadecylpentane-2,4-dionate and hexadecylpentane-2,4-dione ligands) as catalyst for the reduction of automotive emissions. Due to its amphiphilic character, this complex can be solubilized in non-polar fuels, thus generating cerium(IV) oxide particles, which efficiently catalyze the oxidation of diesel/biodiesel soot. The synthesized complex was characterized by microanalysis (C, H), thermal analysis, and infrared spectroscopy. Scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and specific surface area measurements attested that the complex can act as a soluble precursor of homogeneous CeO(2) spherical nanoparticles. The efficiency of this compound as catalyst for the reduction of soot emission was evaluated through static studies (comprising carbon black oxidation), which confirmed that increasing concentrations of the complex result in lower carbon black oxidation temperatures and lower activation Gibbs free energies. Dynamic studies, which embraced the combustion of diesel/biodiesel blends containing different amounts of the solubilized complex in a stationary motor, allowed a comparative evaluation of the soot emission through diffuse reflectance spectroscopy. These analyses provided very emphatic evidences of the efficiency of this new cerium complex for the control of soot emission in diesel/biodiesel motors. (c) 2009 Published by Elsevier B.V.

Biological Effects and Dose-Response Assessment of Diesel Exhaust Particles on In Vitro Early Embryo Development in Mice

An increased risk of early pregnancy loss in women briefly exposed to high levels of ambient particulate matter during the preconceptional period was recently observed. The effects of this exposure on early embryo development are unknown. This study was designed to assess the dose-response and biological effects of diesel exhaust particles (DEP) on in vitro embryo development using the in vitro fertilization (IVF) mouse model. Zygotes obtained from superovulated mice after IVF were randomly cultured in different DEP concentrations (0, 0.2, 2, and 20 mu g/cm(2)) for 5 days and observed for their capacity to attach and develop on a fibronectin matrix until day 8. Main outcome measures included blastocyst rates 96 and 120 h after insemination, hatching discriminatory score, total cell count, proportion of cell allocation to inner cell mass (ICM) and trophectoderm (TE), ICM morphology, attachment rate and outgrowth area, apoptosis and necrosis rates, and Oct-4 and Cdx-2 expression. Multivariate analysis showed a negative dose-dependent effect on early embryo development and hatching process, blastocyst cell allocation, and ICM morphology. Although blastocyst attachment and outgrowth were not affected by DEP, a significant impairment of ICM integrity was observed in day 8 blastocysts. Cell death through apoptosis was significantly higher after DEP exposure. Oct-4 expression and the Oct-4/Cdx-2 ratio were significantly decreased in day 5 blastocysts irrespective of DEP concentration. Results suggest that DEP appear to play an important role in disrupting cell lineage segregation and ICM morphological integrity even at lower concentrations, compromising future growth and viability of the blastocyst.

Acute Cardiovascular and Inflammatory Toxicity Induced by Inhalation of Diesel and Biodiesel Exhaust Particles

Analysis of fuel emissions is crucial for understanding the pathogenesis of mortality because of air pollution. The objective of this study is to assess cardiovascular and inflammatory toxicity of diesel and biodiesel particles. Mice were exposed to fuels for 1 h. Heart rate (HR), heart rate variability, and blood pressure were obtained before exposure, as well as 30 and 60 min after exposure. After 24 h, bronchoalveolar lavage, blood, and bone marrow were collected to evaluate inflammation. B100 decreased the following emission parameters: mass, black carbon, metals, CO, polycyclic aromatic hydrocarbons, and volatile organic compounds compared with B50 and diesel; root mean square of successive differences in the heart beat interval increased with diesel (p < 0.05) compared with control; low frequency increased with diesel (p < 0.01) and B100 (p < 0.05) compared with control; HR increased with B100 (p < 0.05) compared with control; mean corpuscular volume increased with B100 compared with diesel (p < 0.01), B50, and control (p < 0.001); mean corpuscular hemoglobin concentration decreased with B100 compared with B50 (p < 0.001) and control (p < 0.05); leucocytes increased with B50 compared with diesel (p < 0.05); platelets increased with B100 compared with diesel and control (p < 0.05); reticulocytes increased with B50 compared with diesel, control (p < 0.01), and B100 (p < 0.05); metamyelocytes increased with B50 and B100 compared with diesel (p < 0.05); neutrophils increased with diesel and B50 compared with control (p < 0.05); and macrophages increased with diesel (p < 0.01), B50, and B100 (p < 0.05) compared with control. Biodiesel was more toxic than diesel because it promoted cardiovascular alterations as well as pulmonary and systemic inflammation.

Subchronic effects of nasally instilled diesel exhaust particulates on the nasal and airway epithelia in mice

Diesel exhaust is the major source of ultrafine particles released during traffic-related pollution. Subjects with chronic respiratory diseases are at greater risk for exacerbations during exposure to air pollution. This study evaluated the effects of subchronic exposure to a low-dose of diesel exhaust particles (DEP). Sixty male BALB/c mice were divided into two groups: (a) Saline: nasal instillation of saline (n = 30); and (b) DEP: nasal instillation of 30 mu g of DEP/10 mu l of saline (n = 30). Nasal instillations were performed 5 days a week, over 30 and 60 days. Animals were anesthetized with pentobarbital sodium (50 mg/kg intraperitoneal [i.p.]) and sacrificed by exsanguination. Bronchoalveolar lavage (BAL) fluid was performed to evaluate the inflammatory cell count and the concentrations of the interleukin (IL)-4, IL-10, and IL-13 by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The gene expression of oligomeric mucus/gel-forming (Muc5ac) was evaluated by real-time polymerase chain reaction (PCR). Histological analysis in the nasal septum and bronchioles was used to evaluate the bronchial and nasal epithelium thickness as well as the acidic and neutral nasal mucus content. The saline group (30 and 60 days) did not show any changes in any of the parameters. However, the instillation of DEP over 60 days increased the expression of Muc5ac in the lungs and the acid mucus content in the nose compared with the 30-day treatment, and it increased the total leukocytes in the BAL and the nasal epithelium thickness compared with saline for 60 days. Cytokines concentrations in the BAL were detectable, with no differences among the groups. Our data suggest that a low-dose of DEP over 60 days induces respiratory tract inflammation.

Eosinophilic pneumonitis induced by aerosol-administered diesel oil and pyrethrum to mice

Objective. To confirm the episode of eosinophilic pneumonitis that occurred in March 2001 in Manaus, Amazon, northern Brazil, as secondary to home aerosolization with 2% cypermethrin diluted in diesel compared with the more conventional 1% cypermethrin and soybean solution used in prophylaxis of dengue. Methods. Four groups of Swiss mice were kept in polycarbonate cages aerosolized with one of the following solutions: diesel, diesel and cypermethrin, soy oil and cypermethrin, and saline. Three and 6 days after exposure, resistance and compliance of the respiratory system and white cell kinetics in peripheral blood and lung tissue were analyzed. Results. The group exposed to diesel and cypermethrin showed higher respiratory system resistance (p < 0.001), lower compliance (p = 0.03), and increased eosinophils in blood (p = 0.03) and lung tissue (p = 0.005) compared with the other groups. There was an increase of neutrophils in the blood of all experimental groups on the third day after exposure (p < 0.001). Conclusions. We concluded that diesel associated with cypermethrin induced lung hyperresponsiveness in this experimental model and was associated with increased polymorphonuclear cells (eosinophils and neutrophils) in blood and lungs. This effect is strongest on the third day after exposure. These results are similar to the episode that occurred in Manaus in 2001 and suggest that diesel plus cypermethrin home aerosolization for arbovirosis prophylaxis should be revised.