Consequences of non-normality and nonlinearity in flow / premixed flame / acoustic interactions for combustion instability

流动/预混火焰/声学相互作用的非正态性和非线性对燃烧不稳定的影响

基本信息

项目摘要

In dynamical systems with non-normal eigenmodes, modal interactions can result in large transient growth even if all modes are linearly stable. Under such circumstances, subcritical transition to instability may occur in the presence of low-amplitude perturbations, and classical linear stability analysis becomes a poor indicator of system behaviour.The non-normal nature of thermo acoustic interactions has been identified only recently; possible consequences for combustion dynamics have until now been explored only in the context of very simple, idealized model problems. The current proposal aims to examine non-normality and nonlinearity in the context of flow / premixed flame / acoustic interactions, and to develop corresponding tools that have the potential to handle with quantitative accuracy also configurations of applied interest, e.g. turbulent premix swirl flames.It is proposed to proceed systematically: Starting from a “monolithic” approach based on a compressible flow formulation, a variety of coupled modelling strategies shall be developed and validated. The monolithic approach, which is in a sense model-free, shall be used primarily to generate reference data, as it is computationally very expensive. Coupled approaches, which make use of an incompressible model for the flow / combustion interaction and subsequent model reduction, are much more efficient. However, their accuracy in particular in regard to non-normal effects, must be validated.Results from these simulations will be used to develop methodologies for system identification that can capture non-normal and nonlinear effects. Of particular interest is the role of the internal dynamics (corresponding to internal degrees of freedom) of the flame in thermo acoustic evolution. This touches the question of the appropriate definition of fluctuation energy (mathematically speaking: the choice of “norm” of the system state vector) as well as the appropriate model structure for identification of reduced models. The following point is also important for the latter: according to asymptotic analysis, acoustic Reynolds stress terms appear in the hydrodynamic flow/combustion sub-model. It has to be investigated, if and how these terms should be considered in the identification of flame model parameters.The application of complementary numerical and experimental tools as well as analytical methods for thermo acoustic stability analysis ensures synergistic benefits.
在具有非正常本征模的动力学系统中,即使所有模式都是线性稳定的,模式相互作用也会导致大的瞬态增长。在这种情况下,亚临界过渡到不稳定可能会发生在低振幅的扰动,经典的线性稳定性分析成为一个穷人的指标系统behavior.The非正常性质的热声相互作用已被确定最近,可能的后果燃烧动力学到现在为止,只有在非常简单的,理想化的模型问题的背景下进行了探讨。目前的建议旨在研究流动/预混火焰/声学相互作用背景下的非正态性和非线性,并开发相应的工具,这些工具有可能以定量的准确性处理应用感兴趣的配置,例如湍流预混旋流火焰。从基于可压缩流公式的“整体”方法开始,应开发并验证各种耦合建模策略。整体方法在某种意义上是无模型的,主要用于生成参考数据,因为它在计算上非常昂贵。耦合的方法,利用不可压缩模型的流动/燃烧相互作用和随后的模型简化,是更有效的。然而,它们的准确性,特别是在非正常效应方面,必须加以验证。这些模拟的结果将被用来开发系统识别的方法,可以捕捉非正常和非线性效应。特别感兴趣的是热声演化的火焰的内部动力学(对应于内部自由度)的作用。这涉及波动能量的适当定义(数学上讲:系统状态向量的“范数”的选择)以及用于识别简化模型的适当模型结构的问题。对于后者,以下一点也是重要的:根据渐近分析,声学雷诺应力项出现在流体动力流动/燃烧子模型中。它必须调查,如果以及如何这些条款应考虑在火焰模型参数的识别。互补的数值和实验工具,以及热声稳定性分析的分析方法的应用,确保协同效益。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An analytical model for the impulse response of laminar premixed flames to equivalence ratio perturbations
  • DOI:
    10.1016/j.proci.2016.06.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Alp Albayrak;Ralf S. Blumenthal;A. Ulhaq;W. Polifke
  • 通讯作者:
    Alp Albayrak;Ralf S. Blumenthal;A. Ulhaq;W. Polifke
Hybrid CFD/low-order modeling of nonlinear thermoacoustic oscillations
非线性热声振荡的混合 CFD/低阶建模
  • DOI:
    10.1016/j.proci.2016.08.006
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Jaensch
  • 通讯作者:
    S. Jaensch
Intrinsic Thermoacoustic Instability of Premixed Flames
  • DOI:
    10.1016/j.combustflame.2014.06.008
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    T. Emmert;S. Bomberg;W. Polifke
  • 通讯作者:
    T. Emmert;S. Bomberg;W. Polifke
Thermal versus acoustic response of velocity sensitive premixed flames
  • DOI:
    10.1016/j.proci.2014.07.032
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Bomberg;T. Emmert;W. Polifke
  • 通讯作者:
    S. Bomberg;T. Emmert;W. Polifke
Propagation and generation of acoustic and entropy waves across a moving flame front
  • DOI:
    10.1016/j.combustflame.2016.01.015
  • 发表时间:
    2016-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Chen, Lin Strobio;Bomberg, Sebastian;Polifke, Wolfgang
  • 通讯作者:
    Polifke, Wolfgang
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Wolfgang Polifke, Ph.D.其他文献

Professor Wolfgang Polifke, Ph.D.的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Wolfgang Polifke, Ph.D.', 18)}}的其他基金

Self-excited instabilities in aero- and thermoacoustics
空气声学和热声学中的自激不稳定性
  • 批准号:
    406370883
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Identification of Combustion Noise and Flame Dynamics of Confined Turbulent Flames
受限湍流火焰的燃烧噪声和火焰动力学识别
  • 批准号:
    259171976
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Heat transfer frequency response of a cylinder in pulsating cross flow
脉动横流中圆柱体的传热频率响应
  • 批准号:
    253709273
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Skalenübergreifende Modellierung der Populationsdynamik von Hydrometeoren mit Momentenverfahren
使用矩方法对水凝物总体动态进行跨尺度建模
  • 批准号:
    138792046
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Untersuchung von Transmission, Reflexion und Absorption von Schallwellen an unstetigen Querschnittsänderungen in durchströmten Leitungssystemen mittels Grobstruktursimulation und Systemidentifikation.
使用粗结构模拟和系统识别研究流动管道系统中不连续横截面变化时声波的传输、反射和吸收。
  • 批准号:
    22217078
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Analysis and Identification of Local and Global Nonlinearities in Thermo-Acoustic Systems
热声系统中局部和全局非线性的分析和识别
  • 批准号:
    24839436
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Modellierung und Validierung von Verbundwahrscheinlichkeitsdichtefunktionen der skalaren Feinstruktur bei turbulenter Mischung
湍流混合中标量精细结构复合概率密度函数的建模与验证
  • 批准号:
    5445275
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Large Eddy simulation in combination with digital signal processing in order to analyse the thermo-acoustic stability of combustion systems
大涡模拟与数字信号处理相结合,以分析燃烧系统的热声稳定性
  • 批准号:
    5422032
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Validierung und Entwicklung von numerischen Modellen der Blasenbewegung und der Blasengrößenverteilung in begasten Rührbehältern
充气搅拌容器中气泡运动和气泡尺寸分布数值模型的验证和开发
  • 批准号:
    5255980
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Validierung und Entwicklung von numerischen Modellen der Blasenbewegung und der Blasengrößenverteilung in begasten Rührbehältern
充气搅拌容器中气泡运动和气泡尺寸分布数值模型的验证和开发
  • 批准号:
    5255986
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes

相似国自然基金

基于深穿透拉曼光谱的安全光照剂量的深层病灶无创检测与深度预测
  • 批准号:
    82372016
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Non-CG DNA甲基化平衡大豆产量和SMV抗性的分子机制
  • 批准号:
    32301796
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
long non-coding RNA(lncRNA)-activatedby TGF-β(lncRNA-ATB)通过成纤维细胞影响糖尿病创面愈合的机制研究
  • 批准号:
    LQ23H150003
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
G蛋白偶联受体GPR110调控Lp-PLA2抑制非酒精性脂肪性肝炎的作用及机制研究
  • 批准号:
    82370865
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
染色体不稳定性调控肺癌non-shedding状态及其生物学意义探索研究
  • 批准号:
    82303936
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
犬尿氨酸酶KYNU参与非酒精性脂肪肝进展为肝纤维化的作用和机制研究
  • 批准号:
    82370874
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变分法在双临界Hénon方程和障碍系统中的应用
  • 批准号:
    12301258
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
BTK抑制剂下调IL-17分泌增强CD20mb对Non-GCB型弥漫大B细胞淋巴瘤敏感性
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Non-TAL效应子NUDX4通过Nudix水解酶活性调控水稻白叶枯病菌致病性的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
一种新non-Gal抗原CYP3A29的鉴定及其在猪-猕猴异种肾移植体液排斥反应中的作用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

Cosmological hydrodynamical simulations with calibrated non-universal initial mass functions
使用校准的非通用初始质量函数进行宇宙流体动力学模拟
  • 批准号:
    2903298
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Collaborative Research: Non-Linearity and Feedbacks in the Atmospheric Circulation Response to Increased Carbon Dioxide (CO2)
合作研究:大气环流对二氧化碳 (CO2) 增加的响应的非线性和反馈
  • 批准号:
    2335762
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
ERI: Non-Contact Ultrasound Generation and Detection for Tissue Functional Imaging and Biomechanical Characterization
ERI:用于组织功能成像和生物力学表征的非接触式超声波生成和检测
  • 批准号:
    2347575
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: SaTC: Privacy vs. Accountability--Usable Deniability and Non-Repudiation for Encrypted Messaging Systems
CRII:SaTC:隐私与责任——加密消息系统的可用否认性和不可否认性
  • 批准号:
    2348181
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
PZT-hydrogel integrated active non-Hermitian complementary acoustic metamaterials with real time modulations through feedback control circuits
PZT-水凝胶集成有源非厄米互补声学超材料,通过反馈控制电路进行实时调制
  • 批准号:
    2423820
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Non-Linearity and Feedbacks in the Atmospheric Circulation Response to Increased Carbon Dioxide (CO2)
合作研究:大气环流对二氧化碳 (CO2) 增加的响应的非线性和反馈
  • 批准号:
    2335761
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Non-volatile memory devices based on sliding ferroelectricity
职业:基于滑动铁电的非易失性存储器件
  • 批准号:
    2339093
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
「生きづらさ」を抱える妊産婦に対するnon-stigmatizing approachの開発
为正在经历“生活困难”的孕妇制定一种非侮辱性的方法
  • 批准号:
    24K14025
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Characterization of dominant negative ACTA2 variants : a zebrafish model for non-syndromic aortic aneurysms
显性失活 ACTA2 变异的表征:非综合征性主动脉瘤的斑马鱼模型
  • 批准号:
    24K18891
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Active Integrated Antenna for Intelligent Arrays in 6G Non-Terrestrial Networks
用于 6G 非地面网络智能阵列的有源集成天线
  • 批准号:
    EP/Y003144/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了