Description du projet
Des principes de conception pour lutter contre les instabilités de la combustion
Les secteurs de l’énergie et de l’aviation dépendent des turbines à gaz, mais les instabilités de la combustion constituent un défi pour le développement d’une nouvelle génération de turbines à gaz sûres et à faibles émissions. Le projet TACOS, financé par l’UE, s’attaquera à ce problème avec des principes de conception innovants, fondés sur la physique et basés sur les dernières connaissances théoriques. Il s’appuiera sur la récente découverte réalisée par la communauté d’experts en combustion de points exceptionnels (PE), qui présentent des propriétés physiques contre-intuitives bien adaptées pour contrôler la stabilité de la chambre de combustion. Les premiers résultats ont montré que les PE peuvent rapidement faire passer la chambre de combustion d’un état instable à un état stable et qu’ils sont contrôlables par l’acoustique de la chambre et les caractéristiques de la flamme. De manière générale, le projet entend ouvrir de nouvelles voies de recherche et favoriser le développement de turbines à gaz sûres et propres.
Objectif
"Both, the energy and aviation sector rely on gas turbines, a combustion system continuously optimized since its invention during World War II. They constitute a main pillar for tomorrows energy and aviation mix to tackle climate change. However, fuel flexibility is stretched to its limits for conventional combustor designs: combustion instabilities hinder a new generation of safe and low-emission gas turbines. This calls for disruptive design approaches to enforce crucially needed step-change technologies. The overarching aim of TACOS is to break the bottleneck of combustion instabilities by novel, physics-driven design principles based on latest theoretical findings: the combustion community -including myself- has discovered ""exceptional points"" (EPs), which are known from theoretical physics to feature intriguing, counter-intuitive physical properties. Our preliminary results confirm that EPs (i) rapidly switch the combustor stability from unstable to stable and (ii) are well-controllable by both the acoustics of the chamber and the flame characteristics. TACOS takes a leap forward and exploits the unique properties of EPs for the conception of novel combustors by 3 objectives: (A) tailor the characteristics of both gaseous (land-based gas turbines) and spray flames (aeroengines) by carbon-free fuels (hydrogen+ammonia) and sustainable aviation fuels; (B) optimize simultaneously the emission rates and the stability of the combustion chamber by designing the combustor close to the EP; and (C) quantify the design robustness by experiments at atmospheric and high-pressure conditions to learn design principles by explainable machine learning methods. As a result, TACOS will not only produce an unprecedented, computer-aided and optimization-centric design software for safe, robust and clean gas turbines, but will also open a new research field on design principles and amplify fundamental breakthroughs in CI research."
Champ scientifique
- natural sciencesphysical sciencesacoustics
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuels
- natural sciencesearth and related environmental sciencesatmospheric sciencesclimatologyclimatic changes
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencemachine learning
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physics
Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
10623 Berlin
Allemagne