LaBreVer - Last- und Brennstoffflexible Verbrennung, Teilvorhaben: Grundlagenuntersuchung zur Spray-Akustik-Interaktion und Modellvalidierung bei erhöhtem Umgebungsdruck

Description: Das Projekt "LaBreVer - Last- und Brennstoffflexible Verbrennung, Teilvorhaben: Grundlagenuntersuchung zur Spray-Akustik-Interaktion und Modellvalidierung bei erhöhtem Umgebungsdruck" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Berlin, Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik, Fachgebiet Experimentelle Strömungsmechanik - Hermann-Föttinger-Institut.Das Gesamtziel des Vorhabens ist die datenbasierte Erstellung sowie Validierung eines Modells für die Vorhersage thermoakustischer Instabilitäten in mit Flüssigbrennstoff betriebenen Brennkammern stationärer Gasturbinen. Ein solches Modell hat das Potenzial, die Entwicklung neuer Verbrennungssysteme deutlich effizienter zu gestalten sowie deren time-to-market signifikant zu reduzieren. Moderne, schadstoffarme Verbrennungssysteme in stationären Gasturbinen beruhen auf dem Prinzip der mager vorgemischten Verbrennung. Unter bestimmten Betriebsbedingungen können in solchen Systemen thermoakustische Instabilitäten auftreten, welche wiederum mit starken Druckpulsationen und Wärmefreisetzungsschwankungen verknüpft sind. Vor dem Hintergrund einer voranschreitenden Flexibilisierung und Wirkungsgradsteigerung sowie strengeren Emissionsrichtlinien kommt der frühzeitigen Vorhersage von Verbrennungsinstabilitäten eine übergeordnete Bedeutung zu. Für flüssige Brennstoffe steht bisher kein geschlossenes Verständnis der genauen Interaktion von akustischen Wellen mit den Teilprozessen des Sprayzerfalls, der Verdampfung sowie der Verbrennung zur Verfügung. Im AP 3.2 soll dafür in mehreren, aufeinander aufbauenden Experimenten ein Modell entwickelt werden, das die beschriebenen Teilprozesse miteinander verknüpft. Zunächst wird dafür das Übertragungsverhalten von Schnelleschwankungen zu Äquivalenzverhältnis-Schwankungen über eine realistische Brennergeometrie untersucht. Diese 'Black Box' wird in einem zweiten Experiment weiter aufgeschlüsselt: in einem stark abstrahierten Mischkanal wird der Sprayzerfall und die Verdampfung unter akustischer Anregung betrachtet. Aus beiden Versuchen gemeinsam kann ein Modell abgeleitet werden, welches die thermoakustischen Eigenschaften des Systems vorhersagt. Ein letzter Schritt wird in einem Validierungsexperiment mit maschinenähnlichen Randbedingungen vollzogen und die Güte des Modells bewertet.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Flüssigbrennstoff ? Berlin ? Akustik ? Gasturbine ? Verbrennung ? Prognose ? Brennkammer ? Energie ? Modellversuch ? Prognosemodell ? Strömungsmechanik ? Schadstoffminderung ? Markt ? Effizienzsteigerung ? Validierung ? Verdampfung ?

Region: Berlin

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Bereitsteller*in)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik (Mitwirkende)
• GE Power GmbH (Mitwirkende)
• Technische Universität Berlin, Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik, Fachgebiet Experimentelle Strömungsmechanik - Hermann-Föttinger-Institut (Betreiber*in)
• Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Energie- und Kraftwerkstechnik (EKT) (Mitwirkende)
• Technische Universität München, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Thermodynamik (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2019-01-01 - 2022-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: LaBreVer - Load and fuel flexible combustion; Subproject: Basic research on spray acoustic interaction and model validation at elevated ambient pressure
  Description: The overall objective of the project is the data-based generation and validation of a model for the prediction of thermoacoustic instabilities in combustion chambers of stationary gas turbines operated with liquid fuel. Such a model has the potential to make the development of new combustion systems much more efficient and to significantly reduce their time-to-market. Modern, low-emission combustion systems in stationary gas turbines are based on the principle of lean premixed combustion. Under certain operating conditions, thermoacoustic instabilities can occur in such systems, which in turn are associated with strong pressure pulsations and heat release fluctuations. Against the background of advancing flexibilization and efficiency increase as well as stricter emission guidelines, early prediction of combustion instabilities is of paramount importance. For liquid fuels, no closed understanding of the exact interaction of acoustic waves with the sub-processes of spray decay, evaporation and combustion is available so far. In WP 3.2, a model is to be developed for this purpose in several experiments based on each other, which will link the subprocesses described with each other. First of all, the transfer behaviour of rapid fluctuations to equivalence ratio fluctuations is investigated using a realistic burner geometry. This 'black box' is further broken down in a second experiment: in a strongly abstracted mixing channel, the sprayer decay and evaporation under acoustic excitation is examined. From both experiments together a model can be derived which predicts the thermoacoustic properties of the system. A final step is carried out in a validation experiment with machine-like boundary conditions and the quality of the model is evaluated. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1081439

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.42
• Findability: 0.36

  • Title: 0.00
  • Description: 0.03
  • Identifier: false
  • Keywords: 0.88
  • Spatial: RegionOther (0.25)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 1 times.