Strömungs- und Verbrennungsdynamik eines drallstabilisierten Gasturbinenbrenners

Author: Kanzer, Sebastian Universität Hannover, 19. November 2009 pages: 156 edition: 1 Aufl. language: DE ISBN-10: 3869551615 ISBN-13: 9783869551616 allocated areas: Maschinenbau-und Verfahrenstechnik category: Dissertation source of supply Print Version 23 in the shopping basket eBook (2206.6 kB) 23 in the shopping basket

Kurzbeschreibung

In modernen Gasturbinenbrennkammern mit drallstabilisierten Vormischbrennern kann es zu selbsterregten Verbrennungsschwingungen kommen. Neben der Akustik der Gasturbine spielen dynamische Vorgänge in der Strömung und der chemischen Reaktion eine Rolle. Aufgrund der Komplexität dieser physikalischen Zusammenhänge
sind experimentelle Untersuchungen nach wie vor unerlässlich.
Im Rahmen dieser Arbeit wird gezeigt, dass ein Prüfstand mit einem breiten Parameterfeld - hinsichtlich der Strömung und der Verbrennung - thermoakustisch schwingende Betriebspunkte aufweist. Einige strömungs- und verbrennungsdynamische Eigenschaften der Brenner- bzw. Brennkammerströmung werden experimentell ermittelt.
Zur Beeinflussung bzw. Unterdrückung der Verbrennungsschwingungen werden zwei Methoden eingesetzt: 1. Durch Änderung der Resonanzfrequenz der Brennkammer wird die Akustik der Brennkammer verändert, so dass der Prüfstand nicht mehr schwingt ; 2. Eines Servoventil moduliert den Brennstoffmassenstrom derart, dass die Verbrennungsschwingung dadurch beeinflusst wird. Es wird gezeigt, dass beide Methoden über den gesamten Parameterbereich des Prüfstandes eingesetzt werden können.

Description

Modern Gasturbine combustors using premixed, swirl-stabilized combustion are susceptible to thermoacoustic oscillations. Beside combustor acoustics the dynamic characteristics of the flow field and the combustion play an important role in this feature.
As the physical interrelation is very complex experimental investigations are still playing an important role. It will be shown that a test rig with a wide parameter range – concerning fluid and combustion dynamics – has one or more operating points which show combustion oscillations. A couple of the fluid- and combustion dynamical features of the combustor flow will be evaluated by experiment. In addition two methods for influencing e.g. suppressing combustion oscillations are utilized: 1. by changing the resonant frequency of the whole combustor test rig the acoustics of the rig are changed. As a result the oscillation in the rig stops; 2. the fuel massflow is modulated with a servo-valve. This affects the combustion oscillation. It can be shown that both methods are applicable over the whole parameter range of the test rig.