Hintergrund
Thermoakustische Instabilitäten sind unerwünschte Effekte die in verschiedensten Verbrennungssystemen, in Form von Oszillationen mit vergrößerter Amplitude und Wärmefreisetzungsrate, spontan auftreten können. Da solche Instabilitäten für die Verbrennungssysteme gefährlich sind, ist deren Unterdrückung wünschenswert. Bislang bekannte Kontrollmechanismen gehen fast immer davon aus, dass thermoakustischen Instabilitäten nur bestimmten Grenzzyklusschwingungen entsprechen. Die Tatsache, dass derartige Instabilitäten aber auch in Verbindung zu komplexeren, nichtlinearen (chaotischen) Zuständen stehen, wird bislang nicht berücksichtigt, sodass diese Verfahren in einem solchen Szenario nicht geeignet wären. Es besteht daher ein Bedarf, die Kontrolle / Unterdrückung von Instabilitäten noch weiter zu verbessern.
Technische Beschreibung
Das von Wissenschaftlern der TU Berlin entwickelte Verfahren bietet nun erstmals eine aktive Kontrollmöglichkeit von chaotischen Verbrennungsinstabilitäten, bei der über eine Steuereinheit die Parameter eines zweistufigen Phasenverschiebungsmoduls so variiert werden, dass die resultierenden Schwingungen in der Brennkammer auf eine monofrequente Schwingung mit einer gewünschten Frequenz reduziert werden können. Dadurch ist es möglich, das System aus einem nichtlinearen, chaotischen in einen periodischen Zustand zu überführen und anschließend in diesem mit einer auf die Frequenz des gewünschten Oszillationszustands verschobenen dominanten Frequenz und / oder einem periodischen Zustand mit verringerter Amplitude im Vergleich zum Ausgangszustand zu betreiben.
Anwendungsmöglichkeiten
Das Verfahren kann überall dort verwendet werden, wo oszillierende Verbrennungszustände gesteuert werden müssen, vorzugsweise bei der Steuerung von Brennkammern.
Rotor einer modernen Dampfturbine
