Estudios de Generación y Mecanismos de Mitigación de la Inestabilidad Termoacústica No Lineal en un Combustor Enrollado Modelado con un Intercambiador de Calor
Autores: Sun, Yuze; Zhao, Dan; Zhu, Xiaowei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estudios de Generación y Mecanismos de Mitigación de la Inestabilidad Termoacústica No Lineal en un Combustor Enrollado Modelado con un Intercambiador de Calor
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Combustión
Inestabilidades termoacústicas
Combustor en remolino
Simulaciones URANS
Intercambiador de calor
Oscilaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
En el presente trabajo, se realizan simulaciones 3D de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) para investigar el mecanismo de generación y mitigación de inestabilidades termoacústicas sostenidas por combustión en un combustor en espiral modelado. Se examinan los efectos de (1) número de vórtice, (2) tasa de flujo de aire de entrada y (3) temperatura de entrada sobre las amplitudes y frecuencias de las oscilaciones de ciclo límite excitadas por combustión en espiral. Se encuentra que la amplitud de las fluctuaciones acústicas aumenta con el aumento de y disminuye con el aumento de . También se encuentra que la frecuencia dominante de las oscilaciones aumenta con el aumento de y . Sin embargo, el aumento de lleva primero a una disminución de la frecuencia dominante y luego a un aumento. Se propone un método de control pasivo alternativo que consiste en instalar un intercambiador de calor de temperatura ajustable en la pared de la cámara de combustión. Los resultados numéricos muestran que las oscilaciones termoacústicas podrían ser excitadas y mitigadas al establecer la temperatura del intercambiador de calor en . Se aplican índices de Rayleigh globales y locales para revelar aún más los efectos de excitación y atenuación sobre los mecanismos. El presente estudio es propicio para desarrollar una plataforma de simulación para inestabilidades termoacústicas en combustores en espiral. También proporciona un método alternativo para amplificar o mitigar las oscilaciones termoacústicas.
Descripción
En el presente trabajo, se realizan simulaciones 3D de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) para investigar el mecanismo de generación y mitigación de inestabilidades termoacústicas sostenidas por combustión en un combustor en espiral modelado. Se examinan los efectos de (1) número de vórtice, (2) tasa de flujo de aire de entrada y (3) temperatura de entrada sobre las amplitudes y frecuencias de las oscilaciones de ciclo límite excitadas por combustión en espiral. Se encuentra que la amplitud de las fluctuaciones acústicas aumenta con el aumento de y disminuye con el aumento de . También se encuentra que la frecuencia dominante de las oscilaciones aumenta con el aumento de y . Sin embargo, el aumento de lleva primero a una disminución de la frecuencia dominante y luego a un aumento. Se propone un método de control pasivo alternativo que consiste en instalar un intercambiador de calor de temperatura ajustable en la pared de la cámara de combustión. Los resultados numéricos muestran que las oscilaciones termoacústicas podrían ser excitadas y mitigadas al establecer la temperatura del intercambiador de calor en . Se aplican índices de Rayleigh globales y locales para revelar aún más los efectos de excitación y atenuación sobre los mecanismos. El presente estudio es propicio para desarrollar una plataforma de simulación para inestabilidades termoacústicas en combustores en espiral. También proporciona un método alternativo para amplificar o mitigar las oscilaciones termoacústicas.