Identifikation des Verbrennungslärms und der Dynamik eingeschlossener turbulenter Flammen

• Antragsteller: Professor Wolfgang Polifke, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Energieverfahrenstechnik ; Akustik ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259171976

Verbrennungslärm ist ein unerwünschter Nebeneffekt von Verbrennungsprozessen, der aus fluktuierender Wärmefreisetzung resultiert. Betrachtet man eingeschlossene, turbulente Flammen, so kann man zwei Beiträge unterscheiden: Zum einen erzeugen z.B. turbulente Fluktuationen der Geschwindigkeit oder der Brennstoffkonzentration als Quellterm breitbandige Schwankungen der Wärmefreisetzung. Zum anderen kann eine Flamme durch einfallende akustische Wellen gestört werden. Diese Interaktion zwischen Akustik und Flamme wird durch die Flammentransferfunktion (FTF) oder die entsprechende akustische Streumatrix beschrieben. Es ist im Allgemeinen nicht möglich, die Quellterme des Verbrennungslärms ohne Kenntnis der Flammendynamik -also der Streumatrix oder der FTF - mit guter Genauigkeit zu bestimmen, und vice versa. Darüber hinaus bestimmt nicht nur die Stärke der Quellterme, sondern auch die Flammendynamik den Schallpegel in einer Brennkammer. Folglich erfordert eine umfassende thermo-akustische Beschreibung von eingeschlossenen, turbulenten Flammen Kenntnis sowohl der Quellterme als auch der Streumatrix bzw. der FTF. Das Ziel des beantragten Vorhabens ist die Entwicklung von Methoden, die die gleichzeitige Bestimmung sowohl der Quellterme des Verbrennungslärms als auch der Flammendynamik erlauben. Dazu sollen Experiment oder Grobstruktursimulation mit moderen Methoden der Systemidentifikation kombiniert werden, die Flammendynamik und Quellterme mit Box-Jenkins Modellstrukturen abbilden. Dieser Ansatz stellt eine Erweiterung des bisher benutzen FIR (finite impulse response) Ansatzes dar. Damit wird es möglich, den Verbrennungslärm von eingeschlossenen turbulenten Flammen selbst in Situationen zu beschreiben, wo Wechselwirkungen zwischen Akustik und Flamme nicht vernachlässigbar sind. Ausserdem darf eine deutlich erhöhte Genauigkeit bei der Bestimmung von FTF oder Streumatrix auch bei hohen Lärmpegeln erwartet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Beteiligte Person: Professor Dr. Thierry Schuller