Opis projektu
Wielofizyczna analiza niestabilności termoakustycznych w pierścieniowych komorach spalania
Zaawansowane koncepcje turbin gazowych, w tym pierścieniowe komory spalania, są podatne na niestabilności termoakustyczne. Może to prowadzić do dużych wahań ciśnienia wpływających na wydajność i integralność strukturalną zarówno stacjonarnych turbin, jak i silników lotniczych. Większość badań tych niestabilności wykorzystywała pojedyncze osiowo-symetryczne i izolowane płomienie, które nie w pełni oddawały złożoną dynamikę turbiny. Finansowany ze środków ERBN projekt TAIAC będzie badał niestabilności termoakustyczne w komorach pierścieniowych, w tym pełną wielofizykę układu. W tym celu zespół opracuje nowy typ obiektu pierścieniowego z odpowiednimi dla silnika warunkami brzegowymi umożliwiającymi pełną trójwymiarową charakterystykę wysoce asymetrycznych przepływów, ulepszone modele predykcyjne i inteligentne projektowanie.
Cel
It is well known that current and future low-emission combustion concepts for gas turbines are prone to thermoacoustic instabilities. These give rise to large pressure fluctuations that can drastically reduce the operable range and threaten the structural integrity of stationary gas turbines and aero engines. In the last 6 years the development of laboratory-scale annular combustors and high-performance computing based on Large Eddy Simulations (LES) have been able to reproduce thermoacoustic oscillations in annular combustion chambers, giving us unprecedented access to information about their nature.
Until now, it has been assumed that a complete understanding of thermoacoustic instabilities could be developed by studying the response of single axisymmetric flames. Consequently stability issues crop up far into engine development programmes, or in service, because we lack the knowledge to predict their occurrence at the design stage. However, the ability to experimentally study thermoacoustic instabilities in laboratory-scale annular combustors using modern experimental methods has set the stage for a breakthrough in our scientific understanding capable of yielding truly predictive tools.
This proposal aims to break the existing paradigm of studying isolated flames and provide a step change in our scientific understanding by studying thermoacoustic instabilities in annular chambers where the full multiphysics of the problem are present. The technical goals of the proposal are: to develop a novel annular facility with engine relevant boundary conditions; to use this to radically increase our understanding of the underlying physics and flame response, paving the way for the next generation of predictive methods; and to exploit this understanding to improve system stability through intelligent design. Through these goals the proposal will provide an essential bridge between academic and industrial research and strengthening European thermoacoustic expertises.
Dziedzina nauki
- natural sciencesphysical sciencesclassical mechanicsfluid mechanicsfluid dynamics
- natural sciencesphysical sciencesacoustics
- natural sciencescomputer and information sciencescomputational sciencemultiphysics
- natural sciencescomputer and information sciencessoftwaresoftware applicationssimulation software
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsenergy conversion
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
7491 Trondheim
Norwegia