Flame flashback into the premixing section is a challenge in the design of gas turbine burners since the beginning of the application of premixed combustion systems. For highly reactive fuels, especially flame flashback inside the low velocity region of the burner wall is a major issue. In the presence of combustion instabilities, boundary layer flashback can be triggered by induced velocity oscillations at the burner exit. In the experimental part of this work, the effect of velocity oscillations on the boundary layer flashback characteristics of turbulent hydrogen-air flames is investigated depending on oscillation amplitude and frequency. Two flashback regimes can be distinguished: For low oscillation amplitudes, the flashback limits in terms of minimum flow velocities in the oscillation cycle correspond to the well established flashback limits of unconfined flames. At high oscillation amplitudes, the flame periodically enters the burner duct. Flashback occurs if the maximum flow velocity in the oscillation cycle falls below the flashback limit of flames confined in ducts. As the two limiting cases of confined and unconfined flames are of special interest in the design of gas turbine burners, quantitative semi-analytic prediction models are developed and validated in the theoretical part of this work based on qualitative descriptions of the flashback processes introduced in previous studies.     «

Flame flashback into the premixing section is a challenge in the design of gas turbine burners since the beginning of the application of premixed combustion systems. For highly reactive fuels, especially flame flashback inside the low velocity region of the burner wall is a major issue. In the presence of combustion instabilities, boundary layer flashback can be triggered by induced velocity oscillations at the burner exit. In the experimental part of this work, the effect of velocity oscill...     »

Flammenrückschlag in die Vormischzone ist seit der Verwendung vorgemischter Verbrennungssysteme eine Herausforderung in der Entwicklung von Gasturbinenbrennern. Bei der Verwendung hochreaktiver Brennstoffe stellt vor allem Flammenückschlag in den Bereichen niedriger Strömungsgeschwindigkeiten in der Grenzschicht der Brennerwand ein Hauptproblem dar. Treten Verbrennungsinstabilitäten auf, kann Wandrückschlag durch die induzierten Geschwindigkeitsschwankungen am Brenneraustritt ausgelöst werden. Im experimentellen Teil dieser Arbeit wird der Effekt von Geschwindigkeitsschwankungen auf das Wandrückschlagsverhalten turbulenter Wasserstoff-Luft-Flammen in Bezug auf Schwankungsamplitude und -frequenz untersucht. Es kann zwischen zwei Rückschlagsformen unterschieden werden: Bei niedrigen Anregungsamplituden schlägt die Flamme zurück, wenn die minimale Strömungsgeschwindigkeit während des Oszillationszyklus die Rückschlagsgrenze nicht-eingeschlossener Flammen ohne akustische Anregung unterschreitet. Hohe Geschwindigkeitsamplituden führen zu periodischem Stromaufwandern der Flamme in den Brennerkanal hinein. Rückschlag findet statt, wenn die maximale Geschwindigkeit im Oszillationszyklus unter die Rückschlagsgrenze im Kanal eingeschlossener, nicht angeregter Flammen fällt. Da folglich die beiden Grenzfälle der eingeschlossenen und nicht-eingeschlossenen Flammen in der Auslegung von Gasturbinenbrennern von großem Interesse sind, werden im theoretischen Teil dieser Arbeit quantitative, semi-analytische Vorhersagemodelle entwickelt und validiert. Grundlage dafür sind qualitative Beschreibungen der Rückschlagsmechanismen, die in vorangegangenen Studien erarbeitet wurden.     «

Flammenrückschlag in die Vormischzone ist seit der Verwendung vorgemischter Verbrennungssysteme eine Herausforderung in der Entwicklung von Gasturbinenbrennern. Bei der Verwendung hochreaktiver Brennstoffe stellt vor allem Flammenückschlag in den Bereichen niedriger Strömungsgeschwindigkeiten in der Grenzschicht der Brennerwand ein Hauptproblem dar. Treten Verbrennungsinstabilitäten auf, kann Wandrückschlag durch die induzierten Geschwindigkeitsschwankungen am Brenneraustritt ausgelöst werden....     »