湍流热声系统中的突变转捩
流体动力学
2022-12-21 v1 应用物理
摘要
燃气涡轮燃烧室中向热声不稳定（TAI）状态的突变转捩，是困扰下一代低排放航空与发电发动机发展的重大挑战。本文中，我们在三种不同的湍流热声系统中观测到突变转捩：环形燃烧室、旋流稳定燃烧室和预热钝体稳定燃烧室。利用低阶随机热声模型，我们表明所报道的突变转捩发生于初始稳定的超临界极限环失稳、进而导致向大幅值极限环解的二次分岔之时。这些湍流燃烧室中观测到的燃烧噪声与间歇态，可由模型中的加性随机噪声很好地刻画。通过振幅约化，我们分析了影响所观测动力学状态稳定性的潜在势函数。最后，我们利用Fokker-Planck方程，推导出随机涨落对亚临界与二次分岔的影响。我们得出结论：足够高强度的随机涨落可将亚临界分岔转化为间歇促进的连续转捩，却可能对二次分岔的突变性质影响甚微。我们的发现意味着，在具有更高阶非线性且湍流强度与大幅值极限环解不相称的湍流燃烧室中，突变转捩极有可能发生。
引用
@article{arxiv.2204.01342,
title = {Abrupt transitions in turbulent thermoacoustic systems},
author = {Ramesh S. Bhavi and Induja Pavithran and Amitesh Roy and R. I. Sujith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.01342},
year = {2022}
}