الملخص
شهدت بحوث الاحتراق الغير مستقر نضجاً على مدى العقد الماضي، إلا أنه هناك حاجة إلى تشخيص أكثر تفصيلا لهذا الموضوع. أحد أهم أدوات التشخيص تتمثل في الحصول على مقياس كمي للانتقال من الاحتراق المستقر إلى الاحتراق الغير مستقر في غرف الاحتراق. في محاولة للبحث في هذا المجال، طبقت طريقتان على دراسة ديناميكيه التحول من أسلوب الاحتراق المستقر إلى الاحتراق الغير مستقر للهب مخلوط مسبقاً في غرفة احتراق تربين غازي صناعي، يمكن الوصول إليه بصريا بواسطة نافذة بصرية مثبتة على ماسورة العادم. وقد تبين أن التكامل البصري للانبعاث الضوئي الكيميائي (chemiluminescence) للهب بأساليب مختلفة، والمعالجة الرقمية للإشارات تشكل مجموعة فعّالة لتفحص الديناميكية المعقدة للهب.
أنواع الانبعاثات الضوئية الكيميائية الرئيسية المقترحة في هذه الدراسة هيC2* وCH* وOH*، وقد أظهرت النتائج أنه لأجل أن يكون الاحتراق مستقر فان تذبذب تلك الأصناف الكيميائية يكون منخفضاً. قبل بداية الاحتراق الغير مستقر، يزداد نطاق التذبذب زيادة سريعة ومفاجئة ويصل إلى حد جديد. أما في الاحتراق الغير مستقر، فيزداد متوسط الجذر التربيعي للإشارات كما ويزداد متوسط شدة الانبعاثات الضوئية. استخدمت في هذه الدراسة المفصلة كل التحاليل الطيفية والسمعية للإشارات ومن أجل تصنيف الأطوار المختلفة لعملية الاحتراق وتمييز أفضل آلية انتقال تؤدى إلى عدم استقرار الاحتراق، تم عرض وتحليل مخططات الطور البيانية بين إشارتين. أدى قياس الإشارات المتعددة وتحليلها الي الحصول على معلومات مفيدة وقيمة عن الشدة السمعية والانبعاثات الضوئية الكيميائية C2* وCH* و OH* لديناميكية الاحتراق داخل غرفة الاحتراق بالتربينات الغازية الصناعية.
ABSTRACT
Combustion instabilities research has matured over the last decade, and with it the need for more detailed diagnostics has increased. One main gap in diagnostics is the ability to obtain a quantitative measure of transition of stable to unstable combustion in combustors. In an effort to move in this direction, two methods have been applied simultaneously to study the dynamic of the transition from stable to unstable combustion mode of premixed flame optically accessible in an industrial combustor. It has been demonstrated that the optical integration of chemiluminescence emission of the flame at different modes and digital acquisition processing is a powerful combination in the investigation the complex flame dynamics.
The main chemiluminescent emitters considered in this study are OH*, CH* and C2* species. The results show that, for stable combustion, the fluctuations of chemical species are low. Prior to onset of unstable combustion, the amplitude of oscillation increased rapidly and suddenly to a new margin. In unstable combustion the mean and RMS (root mean square) of the signals are increased. This study makes available very detailed power spectra of each radical and the acoustic signal. Also, in order to classify different phase of combustion process and better recognize the transition mechanisms leading to combustion instability, phase space diagrams between two signals have been presented and analysed. For farther information about the acoustic pressure and chemiluminescence emissions of CH*, OH* and *, the cross-correlations of these signals have been calculated. The multiple signal measurement and analysis have provided valuable physical insights into the complex combustion dynamics inside a gas turbine combustor.
