多单元火箭燃烧室热声失稳转变过程中声学与不稳定火焰动力学的耦合相互作用
流体动力学
2022-05-25 v1 空间物理
摘要
火箭发动机燃烧室易出现横向不稳定性，其特征是声压与放热率的大幅高频振荡。我们研究了一个二维多单元自激模型火箭燃烧室在通过间歇态从稳定状态向热声失稳转变过程中，声压与 CH* 强度振荡之间的耦合相互作用。我们展示了在热声失稳 onset 期间，这些振荡从去同步通过间歇相位同步涌现出同步现象。我们发现充分证据表明，由于与局部声场的强耦合，靠近端壁的射流火焰强度高于燃烧室中心附近观测到的强度。利用递归理论的概念，我们区分了热声失稳期间端壁与燃烧室中心处声压与 CH* 强度振荡之间的同步类型。分析局部 CH* 强度振荡，我们观察到纵向传播的射流火焰在热声失稳期间经历显著的横向位移并伴随火焰合并效应。此外，我们区分了端壁与燃烧室中心处射流火焰在间歇态与热声失稳期间与激波的相互作用。我们还辨识出向热声失稳转变过程中局部 CH* 强度振荡从随机到确定性的性质变化。我们的结果表明，尽管压力振荡包含多个谐波，但仅有前几个横向模态对反应流产生声功率有贡献。
引用
@article{arxiv.2110.03736,
title = {Coupled interaction between acoustics and unsteady flame dynamics during the transition to thermoacoustic instability in a multi-element rocket combustor},
author = {Praveen Kasthuri and Samadhan A. Pawar and Rohan Gejji and William Anderson and R. I. Sujith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.03736},
year = {2022}
}