Diseño de un Actuador Fluídico con Modulación Independiente de Frecuencia y Amplitud para el Control de la Dinámica de Llama en Remolino
Autores: Adhikari, Amrit; Schweitzer, Thorge; Lückoff, Finn; Oberleithner, Kilian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Diseño de un Actuador Fluídico con Modulación Independiente de Frecuencia y Amplitud para el Control de la Dinámica de Llama en Remolino
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Actuadores fluidos
Núcleo de vórtice en precesión
Control de flujo
Proceso de combustión
Diseño de actuadores
Simulaciones numéricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los actuadores fluidos están diseñados para controlar el modo helicoidal oscilatorio, llamado núcleo de vórtice en precesión (PVC), que a menudo se observa en los combustores de turbinas de gas. El PVC induce estructuras coherentes hidrodinámicas a gran escala, que pueden afectar considerablemente la dinámica del flujo y de la llama. Por lo tanto, el control adecuado de esta estructura puede llevar a un proceso de combustión más estable y eficiente. Los sistemas de control de flujo actualmente disponibles están diseñados para controlar el PVC en configuraciones a escala de laboratorio. Para desarrollar aún más estos sistemas y encontrar un enfoque aplicable a la escala industrial, se presenta y estudia un nuevo diseño de actuador basado en osciladores fluidos en este documento. Este actuador permite ajustar de forma independiente la frecuencia y la amplitud de la fuerza, lo cual es necesario para dirigir eficazmente la dinámica del PVC. La funcionalidad y el control del flujo de este diseño de actuador se estudian basándose en simulaciones numéricas y mediciones experimentales. Para verificar la autoridad de control del flujo, el actuador se incorpora en un prototipo de banco de pruebas de combustor, que permite investigar el impacto de la fuerza del actuador sobre el PVC en condiciones isotérmicas. Los estudios realizados en este trabajo demuestran la funcionalidad deseada y la autoridad de control del flujo del actuador impreso en 3D. En consecuencia, se deriva un diseño de acero inoxidable de dos partes para futuras condiciones de prueba con llama.
Descripción
Los actuadores fluidos están diseñados para controlar el modo helicoidal oscilatorio, llamado núcleo de vórtice en precesión (PVC), que a menudo se observa en los combustores de turbinas de gas. El PVC induce estructuras coherentes hidrodinámicas a gran escala, que pueden afectar considerablemente la dinámica del flujo y de la llama. Por lo tanto, el control adecuado de esta estructura puede llevar a un proceso de combustión más estable y eficiente. Los sistemas de control de flujo actualmente disponibles están diseñados para controlar el PVC en configuraciones a escala de laboratorio. Para desarrollar aún más estos sistemas y encontrar un enfoque aplicable a la escala industrial, se presenta y estudia un nuevo diseño de actuador basado en osciladores fluidos en este documento. Este actuador permite ajustar de forma independiente la frecuencia y la amplitud de la fuerza, lo cual es necesario para dirigir eficazmente la dinámica del PVC. La funcionalidad y el control del flujo de este diseño de actuador se estudian basándose en simulaciones numéricas y mediciones experimentales. Para verificar la autoridad de control del flujo, el actuador se incorpora en un prototipo de banco de pruebas de combustor, que permite investigar el impacto de la fuerza del actuador sobre el PVC en condiciones isotérmicas. Los estudios realizados en este trabajo demuestran la funcionalidad deseada y la autoridad de control del flujo del actuador impreso en 3D. En consecuencia, se deriva un diseño de acero inoxidable de dos partes para futuras condiciones de prueba con llama.