Sistemas de Propulsão

Conhecimentos de Base Recomendados

Análise Matemática I, Análise Matemática II, Análise Matemática III, Física Geral, Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos, Complementos de Termodinâmica e Fluidos, Transmissão de Calor, Transferência de Calor e Massa.

Métodos de Ensino

Na metodologia seguida na aulas teóricas começa-se por motivar o aluno e em seguida expoêm-se as matérias de forma intelegível, utilizando meios audiovisuais. Procura-se desenvolver as capacidades de análise e simulação dos sistemas de propulsão e seus componentes utilizando as leis fundamentais.

Nas aulas teórico-práticas realiza-se a análise e resolução de problemas teóricos e práticos de engenharia onde se aplicam os conhecimentos teóricos.

Método de avaliação:

2 Relatórios de trabalhos de simulação numérica, 15 %

8 Relatórios de resolução de problemas, 20 %

Frequência ou Exame, 65 %.

Resultados de Aprendizagem

Nesta disciplina, o aluno adquire conhecimentos sobre os componentes, a arquitectura e os princípios de funcionamento de diferentes sistemas de propulsão utilizados em veículos terrestres e aeronaves. São apresentadas equações para o cálculo dos requisitos de potência dos veículos terrestres. São apresentados alguns ciclos de condução normalizados para veículos automóveis terrestres e as equações que permitem a modelação dos ciclos para o cálculo do consumo de energia, do consumo de combustível e da emissão de poluentes. São ainda tratados os diferentes componentes utilizados para o armazenamento de energia elétrica, os seus princípios de funcionamento, os seus parâmetros de desempenho e as suas limitações.

O aluno desenvolve competências para modelar o funcionamento de sistemas de propulsão, tendo por base as leis fundamentais como por exemplo a conservação de energia, as forças que actuam no veículo e a 2ª lei de Newton, e aplicando os conhecimentos adquiridos.

Estágio(s)

Não

Programa

Sistemas de propulsão de veículos terrestres: com motor de combustão interna; com motor elétrico e bateria; com motor elétrico e célula de combustível; híbridos elétricos.

Requesitos de potência de veículos automóveis. Ciclos de condução normalisados.

Motores de Combustão Interna. Ciclos termodinâmicos ideais e reais para motores de ignição por faísca e de ignição por compressão de 2 e de 4 tempos. Parâmetros de projeto e de operação de motores. Emissões de poluentes e de ruído dos motores de combustão interna e de veículos automóveis.

Motores elétricos: Motores síncronos de ímans permanentes. Motores de indução. Motores de relutância variável.

Células de combustível.

Sistemas de armazenamento de energia eléctrica: Baterias e condensadores.

Sistemas de propulsão de aeronaves: Motor de combustão interna e hélice; Turbo-hélice; Turbofan; Turbojato; Ramjet; Scramjet; Motor Foguete.

Docente(s) responsável(eis)

Pedro de Figueiredo Vieira Carvalheira

Métodos de Avaliação

Avaliação
2 Trabalhos práticos de simulação numérica: 15.0%
Resolução de problemas: 20.0%
Exame: 65.0%

Bibliografia

Por ordem de consulta sugerida (By suggested consultation order):

- Guzella, L., Sciarretta, A. "Vehicle Propulsion Systems. Introduction to Modeling and Optimization", 3rd Ed., Springer Verlag, 2013.

- Barlow, T.J., Latham, S., McCrae, I.S., Boulter, P.G., "A reference book of driving cycles for use in the measurement of road vehicle emissions", PPR354, TRL Limited, Berkshire, UK, June 2009.

- Heywood, J.B., "Internal Combustion Engine Fundamentals", McGraw-Hill, 1988.

- Dicks, A.L., Rand, D.A.J., "Fuels Cells Explained", 3rd Ed., John Wiley & Sons, 2018.

- Pistoia, G., Liaw, B., (eds.), "Behaviour of Lithium-Ion Batteries in Electric Vehicles", Springer Verlag, 2018.

- White, F.M., "Fluid Mechanics" 8th Ed., McGraw-Hill, 2016.

- Mattingly, J.D., "Elements of Gas Turbine Propulsion", American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2005.

- Sutton, G.P., Biblarz, O., "Rocket Propulsion Elements, 9th Ed., John Wiley and Sons, 2017.