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Instrumentation, Mesure, Métrologie

1631-4670
Revue des Systèmes
Nouvel éditeur en 2019
 

 ARTICLE VOL 17/2 - 2018  - pp.235-257  - doi:10.3166/i2m.17.235-257
TITRE
Étude Expérimentale et Numérique de l'Effet de la Vibration sur le Flux d'Air entre la doublure de la Brûleur de cannettes et le Manchon

TITLE
Experimental and numerical study of the effect of vibration on airflow between can combustor liner and casing

RÉSUMÉ

Le flux d'air dans la combustion de cannettes génère des instabilités importantes. Cette interaction entre le flux d'air et les parois de chambre de combustion va induire des vibrations, ce qui pourrait entraîner que des fluctuations fortes dans la structure de paroi de la chambre de combustion. Le présent travail étudie les vibrations induites par le flux, et quatre endroits différents ont été sélectionnés pour mesurer la distribution de la vitesse, l'intensité de la turbulance, et le coefficient de récupération de pression statique sous vibration forcée à trois fréquences différentes (34, 48, 65 et 80 Hz) dans le anneau supérieur du brûleur de cannettes. Ce phénomène a été étudié expérimentalement et informatiquement. L'analyse numérique de la dynamique des fluides a été réalisée en utilisant le modèle k-oméga de transport de contrainte de cisaillement (SST) pour prévoir la vitesse d'écoulement dans la zone de recirculation. L'équipement d'essai de vibration a été conçu et utilisé pour appliquer les forces d'excitation sur la chambre de combustion murale. Il a été expliqué que le flux inversé qui provoque des tourbillons à l'intérieur de la zone de recirculation peut être augmenté à des fréquences plus élevées. En plus de cela, l’excitation du système avec des fréquences plus élevées augmenterait l'intensité de la turbulence, ce qui provoquerait un élargissement de la région de recirculation. Les résultats informatiques ont été comparés aux résultats expérimentaux et montrent un très bon accord. D'autre part, la distribution de la pression statique a été réduite tout en augmentant la fréquence. Il a été prouvé que les valeurs de fréquence jouent un rôle essentiel dans la prédiction du comportement du système.



ABSTRACT

The airflow in the can combustion generates significant instabilities. This interaction between the airflowand the combustor walls will induce vibration, which might result as strong fluctuations in the wall structure of the combustor. The present work is investigating the flow induced vibration, and four different locations have been selected to measure the velocity distribution, turbulent intensity, and static pressure recovery coefficient under forced vibration at three different frequencies (34, 48, 65 and 80 Hz) in the upper annulus of the Can Combustor. This phenomenon has been studied experimentally and numerically. The Computational Fluid Dynamics analysis was accomplished by utilizing the Shear-Stress Transport (SST) k-omega model to predict the flow velocity at the recirculation zone. The vibration testing equipment was designed and used to apply the excitation forces on the wall combustor. It has been explained that the reversed flow which causes eddies inside the recirculation region can be increased at higher frequencies. In addition to that, exciting the system with higher frequencies would increase the turbulence intensity causing a recirculation region enlargement. The Computational results were compared against the experimental results, and they show a very good agreement. On the other hand, the static pressure distribution has been decreased while increasing the frequency. It has been proved that the frequency values play an essential role to predict the system behavior.



AUTEUR(S)
Rami Y. DAHHAM, Dhirgham ALKHAFAJI, Hayder AL-JELAWY, SATTAR J. HADI

MOTS-CLÉS
flux annulaire, brûleur de cannettes, simulation CFD, pitot - tube statique, profil de vitesse, interface de fluide-structure, vibration forcée et vibration induite par le flux.

KEYWORDS
annulus flow, can combustor, CFD Simulation, pitot - static tube, velocity profile, fluid-structure interface, forced vibration and flow-induced vibration.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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