Eine experimentelle Studie zur Manipulation und Kontrolle der Verbrennungsinstabilität in wirbelstabilisierten Flammen durch aktive Kontrolle des Wärmeverlusts aus der Wellenerzeugerregion.

• Antragsteller: Abhishek Kushwaha
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen ; Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541611060

Das Hauptziel dieses Projekts besteht darin, die Hypothese experimentell zu untersuchen, dass die Stabilität der Verbrennung in drallstabilisierten Brennern mit einem Wellenmacherbereich von der räumlichen Überlappung der Flamme mit dem Wellenmacherbereich abhängt. Die Studie verwendet die Modellbrennkammer „PRECCINSTA“ und setzt sie bekannten Strömungsbedingungen aus, die eine stabile Flamme erzeugen, die den Wellenmacherbereich überlappt. Die aktive Kühlung des Brennermittelkörpers wird genutzt, um eine lokale Flammenlöschung innerhalb der Wellenerzeugerregion zu induzieren und gleichzeitig die zugrunde liegende Fluiddynamik zu bewahren. Indem ich die räumliche Überlappung der Flamme mit der Wellenmacherregion unterbreche, werde ich experimentell die Hypothese testen, dass die Flammenstabilität in wirbelstabilisierten Brennern, die durch eine Wellenmacherregion gekennzeichnet sind, die räumliche Überlappung zwischen der Flamme und der Wellenmacherregion erfordert. Die Forschung trägt auf folgende Weise zu unserem Verständnis bei: 1. Aufdecken der Auswirkungen der Störungen im Wellenmacherbereich: Durch das Verdrängen der Flamme aus dem Wellenmacherbereich werden sich Veränderungen im Strömungsfeld manifestieren, die zu Veränderungen der Strömungseigenschaften führen. Neben Änderungen der Strömungseigenschaften verändern sich auch die Eigenschaften der Flamme aufgrund der verringerten zentralen Körpertemperatur. Eine umfassende Untersuchung dieser Strömungs- und Flammenschwankungen und ihrer Folgen ist unerlässlich. 2. Abschwächung der Verbrennungsinstabilität: Indem wir die oben genannten Bedenken berücksichtigen, können wir wirksame Mechanismen zur Abschwächung der Verbrennungsinstabilität identifizieren. Dies kann durch Manipulation der zentralen Körpertemperatur erreicht werden. Eine detaillierte Analyse der experimentellen Daten der Brennkammer deckt vier verschiedene Brennkammerzustände auf: (i) chaotische Schwingungen während des stabilen Betriebs, (ii) intermittierende Schwingungen, (iii) Grenzzyklusschwingungen der Periode 1 (P1-LCO) und (iv) Periode-2-Grenzzyklusschwingungen (P2-LCO). Es muss unbedingt festgestellt werden, ob eine Änderung der Körpermittentemperatur eine thermoakustische Instabilität hervorruft, und wenn ja, diese als P1-LCO oder P2-LCO klassifizieren. Die Untersuchung der zugrunde liegenden Mechanismen, die diesen Variationen zugrunde liegen, stellt ein bedeutendes Forschungsvorhaben dar. Um Einblicke in die komplexe Dynamik der Brennkammer zu gewinnen, ist gleichzeitig ein umfassendes Verständnis des Strömungsfeldes und der damit verbundenen Mechanismen, insbesondere Wirbel und Scherschichten, erforderlich. Die Manipulation der zentralen Körpertemperatur führt zu Veränderungen in der Größe und Form von Wirbeln und Scherschichten im Strömungsfeld und verbessert so unser Verständnis der physikalischen Mechanismen, die Variationen in der Strömung und den Flammenfeldern steuern.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle