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Swirl–nozzle interaction experiment: quasi-steady model-based analysis

Hirschberg, Lionel und Bake, Friedrich und Knobloch, Karsten und Rudolphi, A. und Kruck, Sebastian und Klose, Oliver und Hulshoff, Steven J. (2021) Swirl–nozzle interaction experiment: quasi-steady model-based analysis. Experiments in Fluids, 62 (175), Seiten 1-16. Springer Nature. doi: 10.1007/s00348-021-03271-y. ISSN 0723-4864.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1007/s00348-021-03271-y

Kurzfassung

Measurements of sound due to swirl–nozzle interaction are presented. In the experiment a swirl structure was generated by means of unsteady tangential injection into a steady swirl-free flow upstream from a choked convergent–divergent nozzle. Ingestion of swirl by the choked nozzle caused a mass-flow rate change, which resulted in a downstream-measured acoustic response. The downstream acoustic pressure was found to remain negative as long as the swirl is maintained and reflections from the open downstream pipe termination do not interfere. The amplitude of this initial acoustic response was found to be proportional to the square of the tangential mass-flow rate used to generate swirl. When the tangential injection valve was closed, the mass-flow rate through the nozzle increased, resulting in an increase of the downstream acoustic pressure. This increase in signal was compared to the prediction of an empirical quasi-steady model, constructed from steady-state flow measurements. As the opening time of the valve was varied, the signal due to swirl evacuation showed an initial overshoot with respect to quasi-steady behavior, after which it gradually decayed to quasi-steady behavior for tangential injection times long compared to the convection time in the pipe upstream of the nozzle. This demonstrates that the acoustic signal can be used to obtain quantitative information concerning the time dependence of the swirl in the system. This could be useful for understanding the dynamics of flow in engines with swirl-stabilized combustion.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143473/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Swirl–nozzle interaction experiment: quasi-steady model-based analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hirschberg, LionelLionel.Hirschberg (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bake, FriedrichFriedrich.Bake (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3235-428XNICHT SPEZIFIZIERT
Knobloch, KarstenKarsten.Knobloch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3424-0809NICHT SPEZIFIZIERT
Rudolphi, A.DLR, Institut für AntriebstechnikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kruck, Sebastiansebastian.kruck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klose, Oliveroliver.klose (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hulshoff, Steven J.S.J.Hulshoff (at) TUDelft.NLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Juli 2021
Erschienen in:Experiments in Fluids
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:62
DOI:10.1007/s00348-021-03271-y
Seitenbereich:Seiten 1-16
Verlag:Springer Nature
ISSN:0723-4864
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Indirect Combustion Noise, Swirl-Nozzle-Interaction, Core Noise
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Komponenten und Emissionen
Standort: Berlin-Charlottenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Triebwerksakustik
Hinterlegt von: Bake, Dr.-Ing. Friedrich
Hinterlegt am:19 Aug 2021 07:52
Letzte Änderung:12 Mai 2023 13:06

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