Thermoakkustische Resonanzen von Brennersystemen
Moderne schadstoffarme Gasturbinen, wie sie z.B. in Flugzeugen und Industrieanlagen eingesetzt werden, neigen zu fluktuierender Wärmefreisetzung und damit zu starker Schallerzeugung. Tritt der so erzeugte Schall mit der Brennkammer in Resonanz, kann es zur Resonanzkatastrophe kommen, was enorme Materialbelastungen zur Folge hat. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, werden in der Praxis oft passive Stabilisierungsverfahren, wie z.B. Helmholtzresonatoren, verwendet.
Um mehr Flexibilität zu gewährleisten, sind jedoch auch aktive Regelungsverfahren wünschenswert. Zur Entwicklung solcher Verfahren ist eine numerische Simulation entsprechender Szenarien praktisch unumgänglich. Bei herkömmlichen numerischen Methoden werden in der Regel sowohl die Strömung, als auch die Akkustik aufgelöst. Da sich beide Effekte auf unterschiedlichen Skalen abspielen, treibt dies den Simulationsaufwand erheblich in die Höhe. Im Gegensatz dazu trennen wir beide Skalen (nach Klein, R.,1995) und rechnen sie getrennt voneinander. Die Kopplung beider Teilrechnungen erfolgt dabei über Quellterme und/oder Randbedingungen. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Paschereit am Institut für Strömungsmechanik und Technische Akkustik der Technischen Universität Berlin haben wir die Möglichkeit, die numerischen Ergebnisse mit empirischen Messungen zu vergleichen.