Extended Model-Based Inference of Flame Transfer Matrices from Acoustic Measurements
Übersetzter Titel:
Erweiterte modellbasierte Inferenz von Flammentransfermatrizen aus akustischen Messungen
Abstract:
Accurate post-processing of the flame dynamics in complex test-rigs is crucial for maintaining reliable propulsion systems. In the presence of features, such as effusion hole cooling or flow within a bypass annulus, the established feedback loops prevent the application of conventional post-processing methods. Recent work proposed a general framework of model-based inference (MBI) methods applicable to complex combustor chambers. These methods employ a low-order-model (LOM) of a complex test rig to infer the flame transfer matrix (FTM) from a unique reactive transfer matrix measurement. This work extends the inference of a FTM by incorporating a single non-reactive transfer matrix measurement. The extended inference benefits from the additional measurement, as a substantial amount of systematic errors in the internal dynamics of the utilized LOM can be compensated. As a result, the identification gains robustness and identifies the FTM with higher accuracy for various systematic modeling errors.
Rewards of the proposed extended model-based inference method are demonstrated with regard to the Rolls-Royce Scaled Acoustic Rig for Low Emission Technology (SCARLET) operated under realistic engine conditions (Tin = 825 K, pin = 25 bar, kerosene). Studies with randomized modeling errors are conducted with a LOM representing the SCARLET test-rig based on a generic FTM. Thereby, the impact of systematic correction on the inference method is analyzed. The novel approach is ultimately applied to measurement data to extract the FTM.
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Accurate post-processing of the flame dynamics in complex test-rigs is crucial for maintaining reliable propulsion systems. In the presence of features, such as effusion hole cooling or flow within a bypass annulus, the established feedback loops prevent the application of conventional post-processing methods. Recent work proposed a general framework of model-based inference (MBI) methods applicable to complex combustor chambers. These methods employ a low-order-model (LOM) of a complex test rig...
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übersetzter Abstract:
Die zuverlässige Auswertung der Flammendynamik in Brennkammern komplexer Prüfstände ist essenziell für die Entwicklung von sicheren und effizienten Triebwerken. Mechanismen, wie die Kühlung der Brennkammer durch Effusionslöcher oder die Aufteilung des Massenflusses vor dem Injektor führen zu akustischen Feedback-loops, welche die Anwendung etablierter Methoden ausschließen. In der Literatur wurde deshalb eine Methode für die modellbasierte Identifikation der Flammentransfermatrix (FTM) vorgestellt, welche auch für solch komplexe Brennkammern anwendbar ist. Mit dieser Methode kann die FTM mithilfe eines akkuraten low-order-models (LOM) des Prüfstandes und einer einzigen reaktiven Messung konsistent rekonstruiert werden. In dieser Arbeit wird letztere Methode dahingehend erweitert, dass ebenfalls eine nicht-reaktive Messung in der Identifikation berücksichtigt wird. Durch die Zuhilfenahme einer zusätzlichen Messung können systematische Modellierungsfehler des für die Identifikation verwendeten LOMs kompensiert werden und manifestieren sich somit nicht in der rekonstruierten FTM. Diese Korrektur kann daher die Robustheit und Genauigkeit der bestehenden Methode erhöhen.
Die Vorteile der vorgeschlagenen Erweiterung der modellbasierten Identifikation werden im Hinblick auf das Rolls-Royce Scaled Acoustic Rig for Low Emission Technology (SCARLET) unter realistischen Triebwerksbedingungen demonstriert (Tin ≈ 825 K, pin ≈ 25 bar, Kerosin). Statistische Studien mit randomisierten Modellierungsfehlern werden mit einem LOM durchgeführt, das den SCARLET-Prüfstand auf der Basis einer generischen FTM repräsentiert. Dabei wird der Einfluss systematischer Korrekturen auf die Identifikationsmethode analysiert. Final wird der neue Ansatz zur Extraktion der FTM aus Messdaten von SCARLET herangezogen.
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Die zuverlässige Auswertung der Flammendynamik in Brennkammern komplexer Prüfstände ist essenziell für die Entwicklung von sicheren und effizienten Triebwerken. Mechanismen, wie die Kühlung der Brennkammer durch Effusionslöcher oder die Aufteilung des Massenflusses vor dem Injektor führen zu akustischen Feedback-loops, welche die Anwendung etablierter Methoden ausschließen. In der Literatur wurde deshalb eine Methode für die modellbasierte Identifikation der Flammentransfermatrix (FTM) vorgestel...
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Fachgebiet:
MTA Technische Mechanik, Technische Thermodynamik, Technische Akustik