Pennu safonau allyriadau newydd er awyr lanach
Mae ymchwil yn yr Ysgol Peirianneg wedi helpu i osod safon y diwydiant awyrennau heddiw tuag at wella ansawdd aer lleol a llai o effeithiau llygredd aer ar iechyd.
Rydyn ni’n dibynnu ar deithio gyda’r awyren bellach ar gyfer busnes a hamdden fel ei gilydd. Ond mae awyrennau’r to presennol yn creu llygredd sy’n niweidio’r amgylchedd yn ogystal ag iechyd pobl, ac mae deunydd gronynnol ymhlith y llygryddion mwyaf.
Mae tyrbinau nwy awyrennau’n gollwng darnau mân (15-80 nanomedr mewn diamedr) o nwy sy’n llai nag allyriadau peiriannau diesel cerbydau, fel arfer. Mae Sefydliad Iechyd y Byd yn cydnabod bod gronynnau hynod o fân yn achosi ac yn gwaethygu problemau anadlu, gan gynnwys canser yr ysgyfaint. Mae amcangyfrif bod 14,000 o bobl yn marw cyn eu hadeg o achos deunydd gronynnol peiriannau awyrennau. Gan fod y darnau mor fân, mae’n anodd iawn eu mesur a’u rheoli ac mae offer mesur màs a gwelededd heb fod yn ddigon manwl i’w nodi’n gywir.
Mae ymchwil Ysgol Peirianneg wedi arwain at safonau newydd ar gyfer allyriadau o’r fath gan gynnwys safon gyntaf y byd ynghylch mesur ehangder a nifer y darnau mân a’r safon gyntaf erioed a fydd yn ofynnol i’r rhai sy’n cynhyrchu ac yn cynnal peiriannau awyrennau o hyn ymlaen. Mae’r gwaith wedi bod o les i’r diwydiant yn syth hefyd, am fod cwmni Rolls Royce wedi arbed miliynau o bunnoedd ynghylch costau datblygu ac ardystio o ganlyniad i ddulliau samplu a mesur haws o lawer.
Diffinio terfynau rheoleiddio a’r arferion gorau
Ynghyd â Rolls-Royce a Chanolfan Awyrofod yr Almaen, dan nawdd Asiantaeth Diogelwch Hedfan Undeb Ewrop (EASA), cynhaliodd Ysgol Peirianneg brosiect ar gyfer dyfeisio ffordd hawdd ei holrhain o fesur nifer y darnau mân a pha mor drwm a mawr ydyn nhw.
Yn rhan o brosiectau cyffelyb canlynol, arweiniodd ymchwil Canolfan Ymchwil Caerdydd i Dyrbinau Nwy at lunio sustem gyntaf y byd ar gyfer samplu a mesur darnau gronynnol o’r fath yn y fan a’r lle. Mabwysiadodd pwyllgor technegol E31 Cymdeithas y Peirianwyr Modurol y dull hwnnw wedyn ac mae’n rhan o arferion gorau a safonau rheoleiddio’r byd bellach.
Gofynnodd EASA i dîm Caerdydd ddyfeisio, datblygu a defnyddio’r European nvPM reference system fel y byddai modd mesur allyriadau peiriannau awyrennau yn fanwl gywir dro ar ôl tro. Trwy gyfrwng rhagor o brosiectau perthnasol, dangosodd ymchwilwyr Ysgol Peirianneg fod y sustem arfaethedig yn un ymarferol.
Gan ddefnyddio’r sustem gyfeirio sydd wedi’i llunio yng Nghaerdydd, arweiniodd tîm yr ymchwil broses mesur data am allyriadau yn unol â safonau ardystio. Gyda hyn, byddai modd sefydlu cronfa ddata Sefydliad Rhyngwladol Hedfan Sifil a’i defnyddio wedyn i bennu safonau rheoleiddio i’w mabwysiadu ledled y byd.
Dyma’r tîm
Dr Andrew Philip Crayford
- crayfordap1@cardiff.ac.uk
- 02920876043
Yr Athro Philip J Bowen
- bowenpj@cardiff.ac.uk
- +44 (0)29 2087 4688
Yr Athro Richard Marsh
- marshr@cardiff.ac.uk
- +44 (0)29 2087 6852
Cyhoeddiadau
- Lobo, P. et al., 2020. Comparison of standardized sampling and measurement reference systems for aircraft engine non-volatile particulate matter emissions. Journal of Aerosol Science 145 105557. (10.1016/j.jaerosci.2020.105557)
- Johnson, T. J. et al., 2015. Effective density and mass-mobility exponent of aircraft turbine particulate matter. Journal of Propulsion and Power 51 (6), pp.1309-1319. (10.2514/1.B35367)
- Walters, D. M. et al. 2014. Differential mobility spectrometer particle emission analysis for multiple aviation gas turbine engine exhausts at high and low power conditions and a simulated gas turbine engine exhaust. Presented at: ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition Düsseldorf, Germany 16–20 June 2014. Conference Proceedings of ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition. Vol. 4B.Combustion, Fuels and Emissions New York: ASME(10.1115/GT2014-26902)
- Crayford, A. P. et al. 2012. SAMPLE III SC.02 - Studying, sampling and measuring of Aircraft ParticuLate Emissions III: Specific Contract 02. Technical Report.
- Petzold, A. et al., 2011. Evaluation of methods for measuring particulate matter emissions from gas turbines. Environmental Science & Technology 45 (8), pp.3562-3568. (10.1021/es103969v)