Development of cost-effective alternatives to conventionally-manufactured metal foam for industrial turbine combustors

Résumé

Le travail présenté ici vise à fournir des lignes directrices pour la conception de structures d'amortissement des tourbillons. Un plan d'expérience a été mis au point pour étudier les effets individuels et combinés des propriétés géométriques des structures planes à grille régulière, c'est-à-dire le diamètre du fil, la porosité et l'espacement entre les grilles, sur leurs performances en matière d'amortissement des tourbillons. Les simulations ont été effectuées à l'aide d'un solveur RANS instable commercial. Le modèle s'appuie sur l’allée de Von Karman pour générer des tourbillons dans un tuyau qui sont convectés en aval, où ils interagissent avec un réseau de grilles. L'efficacité de la décomposition des tourbillons est caractérisée par la perte de charge, l'énergie cinétique turbulente résiduelle, l'homogénéité de l'écoulement et la taille des tourbillons transmis. Le diamètre du fil s'avère être un levier de conception important car il affecte le niveau de distorsion des tourbillons transmis. L'augmentation du nombre de grilles accroît la perte de pression, mais leur contribution à la rupture des tourbillons est par ailleurs limitée lorsque le diamètre du fil est faible. L'influence de l'espacement des grilles dépend fortement du diamètre du fil et de l'alignement des grilles. Par exemple, la minimisation de cet écart réduit la perte de charge pour les configurations en ligne, mais augmente la perte de charge pour les configurations décalées. Le design optimal devrait être une structure graduelle, commençant par une grille très poreuse fabriquée à partir d'un fil de grand diamètre pour briser les tourbillons entrants. Les grilles supplémentaires devraient être décalées pour augmenter la tortuosité et maximiser l'homogénéité de l’écoulement. Le diamètre des grilles subséquentes devrait diminuer progressivement pour réduire l’énergie turbulente cinétique.

Date	12 avr. 2024
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Vladimir Brailovski (Directeur(-trice)) & Marlène Sanjosé (Codirecteur(-trice))