Thermoakustische Analyse von sich frei ausbreitendem Wasserstoff und Flammen in mikro- und mesoskaligen Verbrennungssystemen (ThAMES)

Beschreibung

Die Verbrennung im Mikro- und Mesomassstab ist von grosser Bedeutung für die Energieerzeugung in kleinen Anwendungen wie Aktuatoren, Rovern, unbemannten Luftfahrzeugen, Strahlrudern und industriellen Heizgeräten. In diesen Verbrennungssystemen kann eine thermoakustische Instabilität, die durch eine Resonanz zwischen der Flammendynamik und den akustischen Modi der Brennkammer verursacht wird, zu einer Zunahme von Lärm und Vibrationen führen, was Leistungseinbussen zur Folge hat.

In diesem Projekt wird eine grundlegende Konfiguration - eine Flamme, die sich in einem Kanal ausbreitet - verwendet, um die Wechselwirkungen zwischen der Flamme und den akustischen Moden in kleinen Verbrennungsanlagen zu untersuchen. Frühere experimentelle Untersuchungen von UPM, Spanien, haben gezeigt, dass diese Konfiguration beim Betrieb mit Erdgas Flammenschwingungen hoher Amplitude aufweist. Direkte numerische Simulationen werden verwendet, um diese experimentellen Beobachtungen zu replizieren. Anhand der Berechnungen werden dann Wasserstoff- und Ammoniak-Wasserstoff-Flammen untersucht und Unterschiede im Stabilitätsverhalten gegenüber Erdgas festgestellt. Darüber hinaus wird der Einsatz poröser Medien als Kontrollstrategie zur Abschwächung der Instabilitäten experimentell untersucht. Diese Experimente zielen auf die akustischen Eigenschaften dieser porösen Medien und ihr thermoakustisches Entschärfungspotenzial in einer Bluff-Body-Brennkammer ab.

Eckdaten

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