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A comprehensive thermoacoustic framework based on Doak's Momentum Potential Theory - Application to LES data of the VOLVO Test Rig

D'Aniello, Raffaele und Koob, Philipp und Reinhardt, Hanna und Hasse, Christian und Knobloch, Karsten (2024) A comprehensive thermoacoustic framework based on Doak's Momentum Potential Theory - Application to LES data of the VOLVO Test Rig. Flow Turbulence and Combustion. Springer. ISSN 1386-6184. (eingereichter Beitrag)

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23MB

Kurzfassung

An extension to multi-species and reacting flows of Doak's "Momentum Potential Theory of Energy Flux carried by Momentum Fluctuations" is proposed as a general and comprehensive framework for thermoacoustic characterization of combustor systems. This framework is applied here for the first time in its extended form to analyze simulation data relative to the flow in a bluff-body stabilized combustor, in stable operating conditions. The proposed thermoacoustic model is able to: (i) unambiguously separate turbulent, acoustic, thermal, and mixture fluctuations; (ii) effectively describe the interaction between turbulent, acoustic, thermal, and mixture dynamics; (iii) highlight the main characteristics of the combustion noise emitted by the systems. By means of the performed analysis, the thermal phenomena are found to dominate the dynamics interaction. All convective quantities interact in the shear layer at the flame border and feature a similar, low-frequency spectral behavior. As expected, the acoustics does not couple directly with the convective quantities, due to the considered stable conditions. Although, the acoustic spectrum is strongly characterized by three peaks, which can be attributed to secondary, high-frequency thermal fluctuations. The modes related to these peaks can be seen, therefore, as a representation of the combustion noise emitted by the flame. The new terms related to the mixture do not seem to effectively contribute to the dynamics interaction and to the acoustic production, at least for the considered configuration and operating conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210671/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A comprehensive thermoacoustic framework based on Doak's Momentum Potential Theory - Application to LES data of the VOLVO Test Rig
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
D'Aniello, RaffaeleRaffaele.Daniello (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1601-1356NICHT SPEZIFIZIERT
Koob, PhilippTechnische Universität DarmstadtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reinhardt, HannaTechnische Universität DarmstadtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hasse, ChristianInstitute for Simulation of Reactive Thermo-Fluid Systems (STFS), Technische Universität Darmstadt, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knobloch, KarstenKarsten.Knobloch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3424-0809NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Erschienen in:Flow Turbulence and Combustion
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Verlag:Springer
ISSN:1386-6184
Status:eingereichter Beitrag
Stichwörter:momentum potential theory (MPT), combustion noise, large-eddy simulation (LES), thermo-acoustics, volvo test rig
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Flugzeugtechnologien und Integration, L - Komponenten und Emissionen
Standort: Berlin-Charlottenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Triebwerksakustik
Hinterlegt von: D'Aniello, Raffaele
Hinterlegt am:09 Jan 2025 10:07
Letzte Änderung:09 Jan 2025 11:36

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