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Sensitivity Analysis of Flame Transfer Function Measurements

Kohlenberg, Hans-Fleming (2019) Sensitivity Analysis of Flame Transfer Function Measurements. Master's, Technische Universität Berlin.

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Abstract

Die Masterarbeit Sensitivity Analysis of Flame Transfer Function Measurements beschäftigt sich mit Unsicherheitsfortpflanzung und Sensitivitätsanalyse im Kontext der experimentellen Thermoakustik. Der Zusammenhang zwischen Wärmefreisetzungsrate und Druckschwankungen (Flammentransferfunktion) ist ein essentieller Bestandteil zur Vorhersage für Instabilitäten und wurde über eine Transfermatrixbestimmung einer turbulenten Diffusionsflamme bei Flugbedingungen (erhöhtes Druck und Tempertaturniveau) experimentell bestimmt. Diese Messung enthält Unsicherheiten, welche sich auf die Flammentransferfunktion übertragen. Obwohl sich die Berechnung hauptsächlich aus einfachen Matrixoperationen zusammensetzt, ist die analytische Herangehensweise nicht praktikabel. Stattdessen wird ein Monte Carlo Ansatz gewählt. Die betrachteten Eingangsunsicherheiten setzten sich aus der gemessenen statischen Temperatur, Druck und Massenstrom, sowie den Mikrophonsignalen und zufälligen Abweichungen in den Mikrophonpositionen zusammen. Die Einschätzung der Streubereiche beruht auf Erfahrungswerten von industriellen Brennertests. Es zeigt sich, dass die gemessenen Flammentransferfunktionen insbesondere unter 150 Hz sowie zwischen 600 Hz und 1000 Hz die größten Unsicherheiten aufweisen. Die Sensitivitätsanalyse ergibt, dass insbesondere die Einflüsse der Mikrophondaten sowie deren Positionen zu höheren Frequenzen dominieren und der Einfluss der statischen Größen, bis auf die Temperatur in der Einlaufsektion, vernachlässigbar sind. Zusätzlich wird die Methode erweitert, um die Gradienten der Flammentransferfunktion bezüglich der unsicheren Eingangsparameter aus den Ergebnissen der Monte Carlo Methode zu bestimmen. Mithilfe dieser numerisch bestimmten Sensitivitätskoeffizienten können die Ergebnisse für abweichende Eingangsunsicherheiten ohne wiederholte Monte-Carlo Simulationen neu berechnet werden. Grundsätzlich ist es mit der vorgestelleten Implementierung möglich, auch andere Schallkanalgrößen wie zum Beispiel Streumatrixkomponenten an anderen Prüfständen in ihrer Unsicherheit abzuschätzen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/133387/
Document Type:Thesis (Master's)
Title:Sensitivity Analysis of Flame Transfer Function Measurements
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Kohlenberg, Hans-FlemingDLR TriebwerksakustikUNSPECIFIED
Date:December 2019
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:97
Status:Published
Keywords:Flammerntransferfunktion, Unsicherheitsfortpflanzung, Sensitivitätsanalyse, Monte-Carlo Ansatz
Institution:Technische Universität Berlin
Department:Fachgebiet Turbomaschinen- und Thermoakustik
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:propulsion systems
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L ER - Engine Research
DLR - Research theme (Project):L - Combustion Chamber Technologies
Location: Berlin-Charlottenburg
Institutes and Institutions:Institute of Propulsion Technology > Engine Acoustic
Deposited By: Bake, Dr.-Ing. Friedrich
Deposited On:09 Jan 2020 09:44
Last Modified:09 Jan 2020 09:44

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