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
• 负责人: Professor Wolfgang Polifke, Ph.D.
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Thermofluiddynamik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2003-12-31 至 2008-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5422032?language=en
• 关键词: Large; Eddy; simulation; combination; digital

Thermo-akustische Instabilitäten der Verbrennung stellen ein schwerwiegendes Problem für unterschiedlichste Anwendungen dar - von Raketen über Gasturbinen bis hin zu automobilen Standheizungen. Im beantragten Vorhaben soll ein Verfahren zur Prüfung der Stabilität von Verbrennungssystemen hinsichtlich selbsterregter Brennkammerschwingungen entwickelt und anhand analytischer und experimenteller Ergebnisse validiert werden. Der vorgeschlagene Ansatz kombiniert Methoden der Grobstruktursimulation turbulent-reagierender Strömungen, der Signalverarbeitung, der linearen Akustik und der Regelungstechnik: akustische Wellen im simulierten turbulenten Strömungsfeld werden identifiziert, um in Kombination mit Netzwerk-Modellen der linearen Akustik den Frequenzgang des "aufgeschnittenen" Gesamtsystems zu berechnen. Aus der Ortskurve des Frequenzganges werden dann Eigenmoden und deren Stabilität bestimmt. Dieser hybride Ansatz ist insofern umfassend, als er nicht nur die dominant instabile, sondern sämtliche Eigenmoden im untersuchten Frequenzbereich erfasst, und im Prinzip sämtliche bekannten Wechselwirkungen zwischen Akustik, Fluidmechanik und Wärmefreisetzung berücksichtigt. Die Methode ist auch für Verbrennungssysteme geeignet, die aufgrund der geometrischen Verhältnisse - z.B. nichtkompakte Flamme - mit klassischen Netzwerk-Modellen nicht untersucht werden können. Besonders vorteilhaft ist, dass Flammenfrequenzgang bzw. Brennertransfermatrix nicht explizit bestimmt werden müssen. Im Vergleich zur direkten Stabilitätsprüfung mittels transienter CFD können mit dem hybriden Ansatz die akustischen Randbedingungen problemlos berücksichtigt und signifikante Rechenzeitersparnisse realisiert werden.

Thermo-akustische Instabilitäten der Verbrennung stellen ein schwerwiegendes Problem für unterschedlichste Anwendungen dar - von Raketen über Gasturbinen bis hin zu automobilen Standheizungen. Im beantragten Vorhaben soll ein Verfahren zur Prüfung der Stabilität von Verbrennungssystemen hinsichtlich selbsterregter Brennkammerschwingungen entwickelt und anhand analytischer and experimenteller Ergebnisse validiert韦尔登.本文介绍了一种基于网络的结构仿真、信号处理、线性激励和调节技术的综合分析方法：线性激励在结构仿真中的识别，韦尔登激励识别在网络模型中的应用。从频率的Ortskurve韦尔登得到特征模态和稳定性。这一混合动力装置的结构不稳定性，不仅是主要的不稳定性，而且是频率最快的特征模态，其原理是将动力学、流体力学和水动力学结合起来。Die Methode ist auch für Verbrennungssysteme geeignet，die aufgrund der geometrischen Verhältnisse - z.B.没有完整的火焰-与经典的Netzwerk-Modellen没有任何韦尔登。火焰的频率很高，所以有涡轴。Brennertransfermatrix不能解释韦尔登的行为。Im Vergleich zur direkten Stabilitätsprüfung mittels transmartCFD können mit dem hybriden Anchor die akustischen Randbedingungen problemlos berücksichtigt and signifikante Rechenzeitersparnisse realisiert韦尔登.