[Impact des plaques multiperforées sur l'acoustique dans les chambres de combution]
Le modèle analytique de Howe évaluant l'impact des plaques multiperforées sous l'effet d'une onde acoustique a été intégré dans un solveur de Helmholtz 3D. Ce code ainsi modifié permet de calculer les modes de chambres industrielles tout en prenant en compte la présence des plaques multiperforées utiles pour le refroidissement des parois. Le cas académique de deux cylindres coaxiaux dont l'un est perforé est considéré pour valider l'implémentation du modèle dans le code AVSP. Ce premier cas est aussi l'occasion d'illustrer l'effet des plaques perforées sur l'acoustique et en particulier l'influence de la vitesse de l'air dans les trous. Une vitesse correspondant à une absorption maximale est mise en évidence. Le comportement à grande vitesse est aussi étudié. Des calculs sont ensuite effectués dans le cas d'une chambre d'hélicoptère. Le fait que les modes de cette chambre ne sont pas très impactés dans le cas d'une utilisation industrielle est expliqué par le fait que la vitesse maximale d'absorption est loin de celle réellement utilisée.
The analytical model derived by Howe assessing the acoustic effect of perforated plates has been implemented in a 3D Helmholtz solver. This solver allows one to compute the acoustic modes of industrial chambers taking into account the multiperforated plates present for the cooling of the walls. An academic test case consisting of two coaxial cylinders, with the inner one being perforated is used to validate the implementation in the general purpose AVSP code. This case is also used to show the effects of the presence of the plates. In particular, the sensitivity of the acoustic damping to the bias flow speed will be studied. A maximum absorption speed is shown, and the behaviour towards an infinite speed will be illustrated by the academic case. Computations are also conducted in the case of an industrial helicopter chamber. The value of the maximum absorption speed is discussed to explain why the modes are in fact not much absorbed by the perforated plates, and that the frequencies are the same as for walls.
Mot clés : Combustion, Acoustique, Plaques multiperforées, Amortissement, Instabilités de combustion
@article{CRMECA_2009__337_6-7_406_0,
author = {Elsa Gullaud and Simon Mendez and Claude Sensiau and Franck Nicoud and Thierry Poinsot},
title = {Effect of multiperforated plates on the acoustic modes in combustors},
journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
pages = {406--414},
publisher = {Elsevier},
volume = {337},
number = {6-7},
year = {2009},
doi = {10.1016/j.crme.2009.06.020},
language = {en},
}
TY - JOUR AU - Elsa Gullaud AU - Simon Mendez AU - Claude Sensiau AU - Franck Nicoud AU - Thierry Poinsot TI - Effect of multiperforated plates on the acoustic modes in combustors JO - Comptes Rendus. Mécanique PY - 2009 SP - 406 EP - 414 VL - 337 IS - 6-7 PB - Elsevier DO - 10.1016/j.crme.2009.06.020 LA - en ID - CRMECA_2009__337_6-7_406_0 ER -
%0 Journal Article %A Elsa Gullaud %A Simon Mendez %A Claude Sensiau %A Franck Nicoud %A Thierry Poinsot %T Effect of multiperforated plates on the acoustic modes in combustors %J Comptes Rendus. Mécanique %D 2009 %P 406-414 %V 337 %N 6-7 %I Elsevier %R 10.1016/j.crme.2009.06.020 %G en %F CRMECA_2009__337_6-7_406_0
Elsa Gullaud; Simon Mendez; Claude Sensiau; Franck Nicoud; Thierry Poinsot. Effect of multiperforated plates on the acoustic modes in combustors. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 337 (2009) no. 6-7, pp. 406-414. doi : 10.1016/j.crme.2009.06.020. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2009.06.020/
[1] Gas Turbines Combustion, Taylor & Francis, 1999
[2] Large-eddy simulation of a bi-periodic turbulent flow with effusion, Journal of Fluid Mechanics, Volume 598 (2008), pp. 27-65
[3] Adiabatic homogeneous model for flow around a multiperforated plate, AIAA Journal, Volume 46 (2008) no. 10, pp. 2623-2633
[4] Acoustics nonlinearities power losses at orifices, AIAA Journal, Volume 22 (1983) no. 6, pp. 786-792
[5] On the theory of unsteady high Reynolds number flow through a circular aperture, Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical and Physical Sciences, Volume 366 (1979) no. 1725, pp. 205-223
[6] The absorption of sound by perforated linings, Journal of Fluid Mechanics, Volume 218 (1990), pp. 299-335
[7] Effect of plate thickness on impedance of perforated plates with bias flow, AIAA Journal, Volume 38 (2000) no. 9, pp. 1573-1578
[8] A model of acoustic impedance of perforated plates with bias flow considering the interaction effect, Journal of Sound and Vibration, Volume 303 (2007) no. 3–5, pp. 741-752
[9] L. Benoit, Prédiction des instabilités thermo-acoustiques dans les turbines à gaz, Ph.D. thesis, Université de Montpellier II, 2005
[10] Acoustic modes in combustors with complex impedances multidimensional active flames, AIAA Journal, Volume 45 (2007), pp. 426-441
[11] The Theory of Sound, Mac Millan, 1894 (Reprinted by Dover, New York, 1945)
[12] Fundamentals of Physical Acoustics, John Wiley & Sons, 2000
[13] Theoretical and Numerical Combustion, R.T. Edwards, 2005
[14] C. Sensiau, Simulations numériques des instabilités thermoacoustiques dans les chambres de combustion aéronautiques, PhD thesis, Université de Montpellier II, 2008
[15] Large Eddy Simulation of self excited azimuthal modes in annular combustors, Proc. Combust. Inst., Volume 32 (2009) no. 2, pp. 2909-2916
[16] Thermo-acoustic stability of a helicopter gas turbine combustor using large-eddy simulations, International journal of Aeroacoustics, Volume 8 (2009) no. 1, pp. 69-94
[17] G. Millot, Simulation numérique d'écoulements en présence de plaques multiperforées: étude et validation d'un modèle homogène sous avbp, Technical report, Rapport confidentiel, 2008
Cité par Sources :
Commentaires - Politique
LES and acoustic analysis of thermo-acoustic instabilities in a partially premixed model combustor
Ignacio Hernández; Gabriel Staffelbach; Thierry Poinsot; ...
C. R. Méca (2013)
Massively parallel LES of azimuthal thermo-acoustic instabilities in annular gas turbines
P. Wolf; G. Staffelbach; A. Roux; ...
C. R. Méca (2009)
Franck Richecoeur; Thierry Schuller; Ammar Lamraoui; ...
C. R. Méca (2013)