面向燃气轮机燃烧室中声学显著小尺度部件的降阶模型
流体动力学
2020-12-04 v2 计算物理
摘要
燃气轮机燃烧室包含众多小尺度特征，有助于阻尼声波并改变声学模态形状。这种阻尼有助于缓解热声不稳定性等问题。在燃烧室的 Computational Fluid Dynamics (CFD) 模拟中，这些小尺度特征常被忽略，因为相应的网格单元数量增加会显著抬高模拟成本，而这些单元的物理尺寸很小又会给求解器稳定性带来问题。在声学普遍存在且对模拟有效性至关重要的问题中，被忽略的小尺度特征及由此导致的整体声学阻尼降低，会引发非物理虚假噪声问题，并妨碍对瞬态和极限环振荡的准确模拟。我们提出并测试了低阶动力系统 (LODS) 与人工神经网络 (ANNs) 表征简单二维孔口在多频率下受声学强迫模拟的能力。这些模型使用可压缩 CFD（基于 OpenFOAM）对置于两管道间的孔口建立。孔口的声学阻抗已通过多麦克风方法计算，并与常用解析模型比较。此后，孔口下游流场分别用 LODS 与 ANN 模型建模。两种方法均显示出以远低于原始 CFD 模拟的计算成本紧密表征所模拟动力流的能力。此类模型亦可协助准确模拟因冷却流导致的火焰淬熄，或设计如喷嘴导叶 (NGVs) 与涡轮叶片等 effusion 冷却气动表面。
引用
@article{arxiv.2012.00335,
title = {Towards reduced order models of small-scale acoustically significant components in gas turbine combustion chambers},
author = {Suhas A. Kowshik and Sumukha Sridhar and N. C. W. Treleaven},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.00335},
year = {2020}
}
备注
We had to add some additional parts of further research, It might take a while to do it. So we are withdrawing the research paper