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Early detection of thermoacoustic instabilities in a cryogenic rocket thrust chamber using combustion noise features and machine learning

Waxenegger-Wilfing, Günther und Sengupta, Ushnish und Martin, Jan und Armbruster, Wolfgang und Hardi, Justin und Juniper, Matthew und Oschwald, Michael (2021) Early detection of thermoacoustic instabilities in a cryogenic rocket thrust chamber using combustion noise features and machine learning. Chaos, 31 (6). American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0038817. ISSN 1054-1500.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Kurzfassung

We present a data-driven method for the early detection of thermoacoustic instabilities. Recurrence quantification analysis is used to calculate characteristic combustion features from short-length time series of dynamic pressure sensor data. Features like recurrence rate are used to train support vector machines to detect the onset of instability a few hundred milliseconds in advance. The performance of the proposed method is investigated on experimental data from a representative LOX/H2 research thrust chamber. In most cases, the method is able to timely predict two types of thermoacoustic instabilities on test data not used for training. The results are compared with state-of-the-art early warning indicators.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145856/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Early detection of thermoacoustic instabilities in a cryogenic rocket thrust chamber using combustion noise features and machine learning
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Waxenegger-Wilfing, GüntherGuenther.Waxenegger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5381-6431NICHT SPEZIFIZIERT
Sengupta, UshnishDepartment of Engineering, University of Cambridge, Cambridge, Cambridgeshire CB2 1PZ, United Kingdomhttps://orcid.org/0000-0003-2633-946XNICHT SPEZIFIZIERT
Martin, JanJan.Martin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5050-2506148080609
Armbruster, WolfgangWolfgang.Armbruster (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4859-4173148080610
Hardi, JustinJustin.Hardi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3258-5261NICHT SPEZIFIZIERT
Juniper, MatthewDepartment of Engineering, University of Cambridge, Cambridge, Cambridgeshire CB2 1PZ, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oschwald, MichaelMichael.Oschwald (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9579-9825NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Juni 2021
Erschienen in:Chaos
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:31
DOI:10.1063/5.0038817
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1054-1500
Status:veröffentlicht
Stichwörter:thermoacoustic instability, cryogenic rocket combustor, machine learning
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
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DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt LUMEN (Liquid Upper Stage Demonstrator Engine)
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebssysteme
Hinterlegt von: Hanke, Michaela
Hinterlegt am:19 Nov 2021 08:24
Letzte Änderung:05 Dez 2023 07:46

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