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TU Berlin

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Direkter Einfluss des Precessing Vortex Core in drallstabilisierten Flammen

Wir beschäftigen uns im Rahmen dieses DFG-Projektes mit der Untersuchung des direkten Einflusses des Precessing Vortex Core (PVC) auf die Dynamik, thermoakustische Instabilitäten und Emissionen drallstabilisierter Flammen mittels aktiver Strömungskontrolle. Der PVC ist eine dominante kohärente Strömungsstruktur die typischerweise in Drallströmungen auftritt. Diese Art von Strömung wird insbesondere in Gasturbinenbrennkammern eingesetzt, um die Flamme aerodynamisch zu stabilisieren. 

Abbildung 1:Visualisierung eines Drallstrahls mit innerer Rezirkulationszone (grau), umgeben vom PVC (blau) und helikalen Wellen in der äußeren Scherschicht.
Lupe

Wir sind daran interessiert die Effekte des PVC auf die Verbrennungs- und Strömungseigenschaften tiefgehender zu erforschen und diese vorteilhaft zu nutzen. Dazu wird die Möglichkeit geschaffen den PVC im Experiment gezielt und direkt am Ort seiner Entstehung zu kontrollieren [1]. Der zur aktiven Strömungskontrolle eingesetzte Aktuator (Abbildung 2) ermöglicht eine azimutale Anregung des PVC im offenen und geschlossenen Regelkreis. Damit kann der PVC gezielt gedämpft und verstärkt werden. 

Abbildung 2: Experimenteller Aufbau mit Aktuationseinheit (1), Drallbrenner (2) und optisch zugänglicher Quarzglas-Brennkammer. Außerdem sind ein Stereo-PIV sowie ein OH*-Chemilumineszenz bzw. OH-PLIF Aufbau dargestellt. In b) Frontansicht des Aufbaus, c) Detailansicht des Brenners, d) Detailansicht des Centerbody
Lupe

 

Zur Charakterisierung des PVC und dessen Einfluss auf die Strömung und Verbrennung kommen neben sensorbasierten Druckmessungen auch moderne optische und laserbasierte Messverfahren, wie OH*-Chemilumineszenz [2], Particle Image Velocimetry (PIV), Quantitative Light Sheet (QLS) Methoden und Planar Laser Induced Fluorescence (PLIF) zum Einsatz. 

 

Publikationen

Lückoff, F., Sieber, M., Paschereit, C. O., & Oberleithner, K. (2018). Characterization of Different Actuator Designs for the Control of the Precessing Vortex Core in a Swirl-Stabilized Combustor. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power140(4), 041503.

Lückoff, F., Sieber, M., & Oberleithner, K. (2018, June). Open-Loop Control of the Precessing Vortex Core in a Swirl-Stabilized Combustor: Impact on Flame Shape and Flame Stability. In ASME Turbo Expo 2018: Turbomachinery Technical Conference and Exposition (pp. V04AT04A029-V04AT04A029). American Society of Mechanical Engineers.

 

 

 

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