Sætte gas under tryk

At forstå gasflammers reaktion på akustiske forstyrrelser ved højt tryk burde gøre næste generations turbiner sikrere og mere effektive.

Soldater, der marcherer et låsetrin hen over en bro, kan få strukturen til at kollapse, hvis rytmen af ​​deres skridt matcher broens naturlige vibrationsfrekvens. Forbrændingsingeniører skal overveje en lignende effekt, når de designer gasturbiner, der anvendes til elproduktion og flymotorer.

Ligesom soldaters fødder kan få brosvingninger til at nå ødelæggelsespunktet, en gasturbine kan blive beskadiget, eller endda eksplodere, hvis varme- og tryksvingninger produceret af flammen kobles sammen med akustikken i forbrændingskammeret. I mindre grad, denne termokustiske ustabilitet hæmmer effektiv forbrænding, stigende støj- og forureningsemissioner.

Forudsigelse og forebyggelse af termoakustiske ustabiliteter er fortsat udfordrende for design af en gasturbine. For at forbedre de anvendte modeller, Deanna Lacoste fra KAUSTs Clean Combustion Research Center og hendes kolleger har målt stabiliteten af ​​gasflammer ved forhøjet tryk.

Undersøgelse af flammens reaktion på akustisk forcering, bruger en parameter kaldet flammeoverførselsfunktion (FTF), siger Francesco Di Sabatino, en ph.d. elev i Lacostes team. FTF er afledt af eksperimentelle målinger af flammens reaktion på lydbølger. Men disse eksperimenter udføres normalt ved atmosfærisk tryk, der henviser til, at rigtige gasturbiner når et tryk på op til 30 bar.

Lacoste, Di Sabatino og deres kolleger undersøgte systematisk effekten af ​​tryk på metan- og propangasflammer. "Vores eksperimenter viser, at FTF ved atmosfærisk tryk er anderledes end FTF ved forhøjet tryk, " siger Di Sabatino. For både metan- og propangasflammer, tryk havde en særlig stærk effekt, når højttaleren producerede akustiske forstyrrelser på 176 Hz.