مطالعۀ صدای منتشرشدۀ محفظۀ احتراق توربین گاز مدل هنگام چسبیدگی شعله به سرمشعل

در این مقاله، مطالعۀ میدان جریان یک محفظۀ احتراق توربین گاز مدل در حالت سرد برای کارکرد معمول و چسبیدگی شعله به سرمشعل به روش تجربی و نیز با کمک شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ انجام شده است. ابعاد هندسی پلنیوم و نتایج اندازه‌گیری تجربی صدای محفظه بیانگر تولید صدایی با فرکانس نزدیک به رزونانس پلنیوم دارد. برای بررسی اثر میدان جریان، از نتایج عددی برای کارکرد معمول مشعل و حالت شعله چسبیده استفاده شده است. نتایج عددی نشان می‌دهد که تغییر نسبت هوا میان چرخانندۀ بیرونی و داخلی به متمایل شدن لایۀ برشی خروجی به سمت سرمشعل و ایجاد جت کواندا روی دیواره منجر می‌شود. میدان جریان حاصل از شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که در حالت چسبیدگی شعله به سرمشعل، ناحیۀ جریان بازگشتی داخلی سرعت‌های منفی کوچک‌تر به خود می‌گیرد و ناپایداری لایۀ برشی در خروجی نازل بیرونی و گردابه های آن در اثر چسبیدگی جریان به دیواره از بین می روند. حذف ناپایداری لایۀ برشی در خروجی یکی از نازل‌ها می تواند عامل حذف یکی از دو فرکانس پایه نوسانات و مضارب صحیح آن در اندازه­گیری های تجربی باشد. ‌‌

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

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. ‌‌