Measurement and Computation of Sound Emissions of Swirl Burners with different Burner Exits

不同燃烧器出口旋流燃烧器声发射的测量与计算

• 批准号: 5380811
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Henning Bockhorn
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Verbrennungstechnik (EBI vbt)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Units
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2001-12-31 至 2008-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5380811?language=en
• 关键词: Measurement; Computation; Sound; Emissions; Swirl

Untersuchungsgegenstand des Teilprojektes TP 2 ist der Einfluss kohärenter Strömungsstrukturen auf die Entstehung der Geräuschemission in turbulenten Drallströmungen mit überlagerter Verbrennung. Durch systematische Variation der konstruktiv veränderbaren Brennerparameter wie:- Luftzahl der Vormischung bzw. Gesamtluftzahl,- thermische Leistung,- eingestellte Drallstärke,- Art der Drallerzeugung,- Brennerauslassgeometrie,sollen qualitative und quantitative Aussagen über die Schallintensitäten sowie deren spektrale Verteilung der Strömungen bei unterschiedlichen Brennermerkmalen getroffen werden.Es werden dazu die verschiedenen Mechanismen der Geräuschentwicklung identifiziert, die bei Änderung der Brennerkonstruktion und der damit hervorgerufenen Erzeugung von charakteristischen Wirbelformen und Änderung der Mischungsintensität bei turbulenten, reagierenden Drallströmungen auftreten (Änderung der Radialverteilung der Tangentialgeschwindigkeitskomponente w). Mit unterschiedlichen konstruktiven Ausführungen der Drallerzeugung ergeben sich demnach geänderte radiale Verteilungen der Tangentialgeschwindigkeit mit charakteristischem, turbulenten Mischungs- und Reaktionsverhalten für die jeweiligen Versuchs- bzw. Brennerparameter. Bei dem verwendeten Drallbrenner können daher sowohl einfach als auch doppelt-konzentrisch verdrallte Strömungsfelder bzw. Drallflammen realisiert werden. Der Drall (bei doppelt verdrallter Strömung der äußere Drallerzeuger) kann dabei, bei gleichen geometrischen Abmessungen des Brenners, auf zwei unterschiedliche Arten erzeugt werden: zum einen mittels eines Axialschaufeldrallerzeugers und zum anderen durch Tangentialeinlass.Ein weiteres wesentliches Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung von Korrelationen zwischen der Schallemission - charakterisiert durch die Schallintensität sowie deren spektralen Verteilung - und der Entstehung und Abreaktion kohärenter Strömungsstrukturen. Es ist zu untersuchen, ob die im Strömungsfeld eventuell vorhandenen und abreagierenden kohärenten Strukturen die Geräuschemissionen turbulenter Diffusions- und Vormischdrallflammen verändern bzw. inwieweit sie nicht selbst für die Geräuschemissionen bei Verbrennung im Gegensatz zur Geräuschemission von nicht-reagierenden Fluidstrahlen verantwortlich sind. Für die Untersuchungen unter eingeschlossenen Bedingungen wird eine "passive" Brennkammer entwickelt, die einerseits realistische Randbedingungen für die Untersuchung an eingeschlossenen Drallflammen liefert; andererseits muss bei der Brennkammerentwicklung erreicht werden, dass es bei eingeschlossener Verbrennung nicht zur Entstehung energiereicher, periodischer Druck-/Flammenschwingungen durch resonanzbedingte Rückkopplung kommt. Das Ziel besteht somit in der Entwicklung einer resonanzarmen, "passiven" Brennkammer. Beim numerischen Arbeitsabschnitt werden ebenfalls verschiedene Geometrievarianten zur Drallerzeugung, in Abstimmung mit denen im experimentellen Teil verwendeten Drallbrennern, auf ihr Potenzial zur Geräuschentwicklung untersucht. Als numerisches Verfahren wird hierzu eine kompressible Formulierung der Large-Eddy-Simulation eingesetzt. In einem ersten Arbeitsschritt werden dabei die schon experimentell untersuchten Strömungsfelder der isothermen Freistrahlen berechnet. Hierzu sind zunächst Erweiterungen des vorhandenen inkompressiblen Codes bezüglich der akustischen Randbedingungen vorzunehmen und anhand des Vergleichs mit den experimentellen Daten zu validieren. Ein wesentlicher Untersuchungsschwerpunkt in diesem Arbeitsschritt wird auf der brennernahen, bzw. der Strömung im Brenner nahe der Brennermündung liegen. Hier sind in Bezug auf die resultierende Strömung verschiedener Drallerzeuger charakteristische Unterschiede zu erwarten, die für den zweiten Abschnitt der Arbeiten, der Erweiterung der Simulation zur Berechnung lokaler Umsatz- bzw. Wärmefreisetzungsraten, als Grundlage dienen.

TP 2项目的实施是对具有更大规模可持续发展的Geräuschemission项目的影响。Duplex systematische Variation der construktiv veränderbaren Brennerparameter wie：- Luftzahl der Vormischung bzw. Gesamtluftzahl，- thermische Leistung，- eingestellte Drallstärke，- Art der Drallerzeugung，- Brennerauslassgeometrie，sollen quallen and quantitative Aussagen über die Scholtensitäten sowie deren spektrale Verteilung der Strömungen bei unterschedlichen Brennermerkmalen getroffen韦韦尔登.Es韦尔登dazu die verteedenen Mechanismen der Geräuschentwicklung identifiziert，通过Brennerconstruktion和damit hervorgerufenen Erzeugung von charakteristischen Wirbelformen和Mischungsintensität behind the Brennerconstruktion and der damit hervorgerufenen Erzeugung，reagierenden Drallströmungen auftreten（Änderung der Radialverteilung der Tangentialgeschwindigkeitskomponente w）. Mit untermendedlichen construktiven Ausführungen der Drallerzeugung ergeben sich demnach geänderte radiale Verteilungen der Tangentialgeschwindigkeit mit charakteristischem，mistenMischungs- und Reaktionsverhalten für die jeweiligen Versuchs- bzw.布伦纳参数。在被发现的Drallbrenner之前，他也有一个类似的名字。Drallflammen realisiert韦尔登。德尔德拉尔（bei doppelt verdrallter Strömung der äußere Drallerzeuger）kann dabei，bei gleichen geometrischen Abmessungen des Brenners，auf zwei unterschedliche Arten erzeugt韦尔登：通过切向玻璃的轴向剪切和纵向剪切，可以得到最佳的前向剪切力，其最佳的前向剪切力是由剪切力的大小决定的。和结构的分离。Es ist zu untersuchen，ob die im Strömungsfeld eventuell vorhandenen und schoagierenden kohärenten Strukturen die Geräuschemissionen pronecenter Diffusions- und Vormischdrallflammen verändern bzw. inwieweit sie nicht selbst für die Geräuschemissionen bei Verbrennung im Gegenophilus zur Geräuschemission von nicht-reagierenden Fluidstrahlen verantwortlich sind.对于一个“被动”的Brennkammer，一个真实的Randbedingungen Für die Untersuchung unter eingeschlossenen Bedingungen wird eine“passive”Brennkammer entwickelt，die inerseits realistische Randbedingungen für die Untersuchung an eingeschlossenen Drallflammen liefert; anderseits must bei der Brennkammerentwicklung erreicht韦尔登，dass es bei eingeschlossener Verbrennung nicht zur Entstehung energiericher，periodischer Druck-/Flammenschwingungen durch resonanzbedingte Rückkopplung kommt.这一点在发展中有一个最好的共鸣，“被动”的Brennkammer。数值计算工作韦尔登可以通过在实验室中对Drallbrennern进行测试，来验证Drallerzeugung的几何变化，从而提高其对Geräuschentwicklung untersucht的潜力。所有的数值计算方法都是一种可压缩的大涡模拟方法。在第一个工作韦尔登中，我们发现了等温线上的自由辐射。高级压缩机编码的有效性是通过实验数据来验证的。一个在这个工作中的重要的工作点将在这个休息室里，bzw。在布伦纳的城堡里，他是布伦纳的主人。这里是在Bezug auf die resultierende Strömung versatiedener Drallerzeuger charakteristische Unterschuede zu erwarten，die für den zweiten Abschnitt der Arbeiten，der Erweiterung der Simulation zur Berechnung lokaler Umbzw.我们的自由是我们的基础。