基于实验数据的降阶模型用于燃气轮机燃烧室火焰转捩的分析与预测
流体动力学
2020-08-25 v1
摘要
在贫燃预混燃烧室中，火焰稳定是一个重要的运行问题，会影响效率、鲁棒性与污染物生成。本文关注旋流燃烧室中火焰的抬升与向喷嘴的再附着。利用时间分辨实验测量，采用一种称为基于聚类的降阶建模（CROM）的数据驱动方法以 1) 分离火焰转捩过程中的关键流型及其序列，以及 2) 建立预测火焰不稳定性的预报模型。CROM 方法分离的流型证实了关于火焰转捩机制的若干实验结论。特别地，CROM 以无监督方式突出了进动涡核（PVC）在火焰脱离过程中的关键作用。对于附着过程，远离喷嘴的强回流似乎驱动火焰向上游移动，从而启动再附着。不同数据类型（速度场、OH 浓度）由该建模工具处理，并比较了这些不同模型的预测能力。研究发现，旋流速度具有最佳的预测特性，这为 PVC 在引起火焰转捩中的作用提供了补充论据。该模型在未见数据上进行了测试，当使用旋流速度训练且用户干预最少时，成功预测了火焰转捩（脱离与附着）的概率。用 OH-PLIF 数据训练的模型仅成功预测了火焰附着，这意味着不同类型的火焰转捩存在不同的物理机制。总体而言，这些方面显示了数据驱动方法，特别是概率预报技术，在分析和预测复杂湍流燃烧问题中的大尺度特征方面的巨大潜力。
引用
@article{arxiv.1904.00546,
title = {Experimental Data Based Reduced Order Model for Analysis and Prediction of Flame Transition in Gas Turbine Combustors},
author = {Shivam Barwey and Malik Hassanaly and Qiang An and Venkat Raman and Adam Steinberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.00546},
year = {2020}
}
备注
Preprint accepted to Combustion Theory and Modelling