مطالعه صداي منتشرشده محفظه احتراق توربين گاز مدل هنگام چسبيدگي شعله به سرمشعل

Study of Emitted Sound of a Gas Turbine Model Combustor When Flame Adheres to Burner Head

در اين مقاله، مطالعه ميدان جريان يك محفظه احتراق توربين گاز مدل در حالت سرد براي كاركرد معمول و چسبيدگي شعله به سرمشعل به روش تجربي و نيز با كمك شبيه سازي گردابه هاي بزرگ انجام شده است. ابعاد هندسي پلنيوم و نتايج اندازه گيري تجربي صداي محفظه بيانگر توليد صدايي با فركانس نزديك به رزونانس پلنيوم دارد. براي بررسي اثر ميدان جريان، از نتايج عددي براي كاركرد معمول مشعل و حالت شعله چسبيده استفاده شده است. نتايج عددي نشان مي دهد كه تغيير نسبت هوا ميان چرخاننده بيروني و داخلي به متمايل شدن لايه برشي خروجي به سمت سرمشعل و ايجاد جت كواندا روي ديواره منجر مي شود. ميدان جريان حاصل از شبيه سازي عددي نشان مي دهد كه در حالت چسبيدگي شعله به سرمشعل، ناحيه جريان بازگشتي داخلي سرعت هاي منفي كوچك تر به خود مي گيرد و ناپايداري لايه برشي در خروجي نازل بيروني و گردابه­ هاي آن در اثر چسبيدگي جريان به ديواره از بين مي­روند. حذف ناپايداري لايه برشي در خروجي يكي از نازل ها مي­تواند عامل حذف يكي از دو فركانس پايه نوسانات و مضارب صحيح آن در اندازه­ گيري­ هاي تجربي باشد.

Experimental and numerical analysis of a gas turbine model combustor is performed for two cases of regular operation, and attached flow (Coanda jet). The flame shape is visualized experimentally to reveal the differences in the flame structure of the two casesThe combustor sound frequency is measured experimentally and is close to the plenum's resonance frequency. Analysis of the measured resonance sound in frequency space reveals two fundamental frequencies for the normal operation and only one for the case of attached flow. After verifying the numerical results for the cold flow of the burner under normal operation, numerical modeling of both cases is performed using a large eddy simulation. Numerical results predict the attachment of the flow (in the form of a Coanda jet) to the dump plane of the burner for a change in a split ratio of flow between the inner and outer nozzles. In the case of flow attachment, it is shown that less negative axial velocities exist at the chamber entrance and outer nozzle instability ceases. In this way, the plenum acts as a normal single neck Helmholtz resonator with one fundamental frequency for resonance when flow adheres to the burner head.