识别驱动火箭燃烧器单体式热声不稳定的反馈方向
流体动力学
2024-09-24 v1
摘要
高频（>1000 Hz）热声不稳定现象（thermoacoustic instability, TAI）由声场、热释放率振荡和湍流动力学振荡之间的相互反馈维持，构成了火箭发动机运行和结构完整性的严峻挑战。因此，量化这些变量之间反馈的不同程度，有助于揭示高频TAI的底层机制，为燃烧器的改造提供设计依据。然而，迄今为止尚无具体方法可解码高频TAI期间各变量之间互变反馈的程度。本研究综合性地探讨声压、热释放率、湍流动力学和热力学振荡在TAI期间的相互影响。基于符号传递熵（symbolic transfer entropy, STE），我们识别了TAI期间声波显现时，这些主要变量之间反馈互动的时空方向。我们揭示了在燃料胶 collar（或燃料分配板）处的涡旋动力学对热释放率振荡的主要刺激作用，迅速放大声场振幅。进一步根据互信息程度的量化（即信息净方向），我们识别了TAI期间各变量之间驱动热声的支配性切换，每个过程代表热声状态的不同机制。此外，基于该量化，我们分析了各变量的相对主导程度，并对其对驱动TAI影响的排序进行了排序。
引用
@article{arxiv.2407.07803,
title = {Identifying feedback directions in the mechanisms driving self-sustained thermoacoustic instability in a single-element rocket combustor},
author = {Somnath De and Praveen Kasthuri and Matthew E. Harvazinski and Rohan Gejji and William Anderson and R. I. Sujith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.07803},
year = {2024}
}
备注
48 pages, 16 figures