Прямое моделирование термоакустической неустойчивости в газогенераторах по схеме «КАБАРЕ»

Abstract

Показано, что для нахождения условий возникновения термоакустической неустойчивости (вибрационного горения) в камерах сгорания газотурбинных двигателей можно использовать бездиссипативную схему КАБАРЕ. Распространение длинных волн в газодинамическом тракте достаточно точно описывается системой квазилинейных уравнений газовой динамики, осредненных по сечению. Численное моделирование динамики акустических возмущений и их взаимодействия с зоной горения (при наличии обратных связей) с использованием бездиссипативных разностных схем (прямого моделирования) представляет реальную альтернативу т.н. сетевым моделям низкого порядка, заменяющим акустический тракт (по аналогии с электрическими сетями переменного тока) на последовательность четырехполюсников или шестиполюсников. К преимуществам прямого моделирования можно отнести простоту учета геометрических факторов, нелинейных эффектов и возможность использования более реалистичных моделей горения. В качестве примера использования прямого метода решена модельная задача о возбуждении звуковых колебаний в трубе при наличии тепловых источников (труба Рийке). Результаты продемонстрировали высокую точность метода в определении скорости роста неустойчивых мод, сравнимую с точностью результатов, получаемых по сетевым моделям низкого порядка.