Sensitivity of swirling flows to small changes in the swirler geometry - 29/01/13
, Jonas Moeck a, b, Daniel Durox a, b, Thierry Schuller a, b, Sébastien Candel a, b, dBienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
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Abstract |
Swirler design strongly influences combustion stabilization and flame dynamics in gas turbines. The rotating flow induced by the swirler is mainly determined by the swirl number. While empirical formulas may be used to estimate this quantity and deduce the corresponding flow features, a precise quantification of the impact of geometrical details is not available. This issue is investigated in this article by analyzing the sensitivity of the mean flow field and unsteady structures to small changes in the swirler design. Two radial swirlers, with slightly different geometries are compared by combining Large Eddy Simulations and experiments. The geometrical difference induces changes of the mean velocity components near the injection plane, which in turn modify the structure of the internal recirculation zone. Effects on the precessing vortex core are then revealed by applying a dynamic mode decomposition to the numerical results. It is found that the geometrical modification of the swirler notably affects the flow structure and PVC frequency.
Le texte complet de cet article est disponible en PDF.Résumé |
La géométrie du swirler influence fortement la dynamique de flamme dans les turbines à gaz. Alors que des formules empiriques peuvent être utilisées pour estimer le nombre de swirl et lʼécoulement aval correspondant, quantifier lʼimpact de petites modifications géométriques reste une tâche difficile. Ce problème est traité dans cet article en analysant la sensibilité de la dynamique de lʼécoulement moyen et des grandes structures instationnaires à de petits changements de la géométrie du swirler. Les écoulements en aval de deux swirlers radiaux, dont la géometrie diffère légèrement, sont comparés en utilisant des simulations aux grandes échelles et des expériences. Cette différence géométrique agit fortement sur les composantes de vitesse moyenne au voisinage du plan dʼinjection, et sur la structure de la zone de recirculation interne. Les effets sur le noyau tourbillonaire en précession sont ensuite étudiés à partir dʼune décomposition en modes dynamiques des résultats numériques.
Le texte complet de cet article est disponible en PDF.Keywords : Swirling flows, Swirler design, LES, DMD, PVC
Mots-clés : Écoulements tournants, Géométrie du swirler, SGE, DMD, NTP
Plan
Vol 341 - N° 1-2
P. 211-219 - janvier 2013 Retour au numéro
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