旋流稳定环形燃烧室中间歇态及向纵向热声不稳定二次分岔过程中的火焰动力学
流体动力学
2021-01-11 v3
摘要
在具有十六个旋流稳定燃烧器的实验室尺度湍流环形燃烧室的实验研究中，我们考察了与燃烧室纵向模态相关的不同动力学状态下的火焰-火焰与火焰-声学相互作用。我们利用高速相机同步测量声压与火焰的 CH* 化学发光发射。随着当量比增大，燃烧室经历如下转变序列：燃烧噪声（CN）经间歇态（INT）转为低幅值纵向热声不稳定（TAI），并通过二次分岔由低幅值转为高幅值纵向 TAI。我们报道了湍流热声系统从低幅值 TAI 到高幅值 TAI 的二次分岔的首个证据，其使我们能在自然环境中以两种不同扰动幅值测试火焰响应。我们发现间歇态周期部分与低、高幅值 TAI 期间的火焰相互作用动力学存在显著差异。具体而言，在间歇态周期部分，由不同燃烧器测得的局部放热率（HRR）间的相位差随时间呈现显著相位滑移。在低幅值 TAI 期间，燃烧器 HRR 响应间相位滑移较少，导致火焰间弱同步态。在高幅值 TAI 期间，我们发现火焰彼此之间及与压力波动均完全同步。随后我们利用 Kuramoto 序参量与锁相值量化不同火焰间及火焰与压力波动间的时空同步程度。我们表明同步理论可便捷用于刻画与量化环形燃烧室中的火焰-声学相互作用。
引用
@article{arxiv.2001.07561,
title = {Flame dynamics during intermittency and secondary bifurcation to longitudinal thermoacoustic instability in a swirl-stabilized annular combustor},
author = {Amitesh Roy and Samarjeet Singh and Asalatha Nair and Swetaprovo Chaudhuri and R I Sujith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.07561},
year = {2021}
}
备注
24 pages, 7 figures. Submitted to Proceedings of the Combustion Institute. Article replaced to correct the author name