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Les fabricants de moteurs d'avion en Europe ont collaboré au sein d'un programme de recherche majeur pour développer une nouvelle technologie de combustion à faibles émissions. Les bénéfices de ce travail sont une réduction de la pollution de l'air et du bruit, et par conséquent une amélioration de la qualité de l'environnement. Tous les systèmes de combustion à faibles émissions souffrent d'instabilité acoustique, ce qui a empêché une application plus large de la technologie.

L'objectif du projet MUSCLES était d'identifier les caractéristiques aérodynamiques au sein d'un système de combustion de turbine à gaz. Ces caractéristiques peuvent être influencées par les fluctuations de pression dues au débit calorifique. Sous certaines fréquences, ce phénomène peut se comporter comme un mécanisme de retour de flammes, amplifiant les oscillations liées à un débit calorifique inégal. Par conséquent, les chercheurs ont mesuré différentes zones du champ d'écoulement aérodynamique de la chambre de combustion pour déterminer la vélocité de l'écoulement à un point donné dans l'espace et dans le temps. Ces informations ont été utilisées pour définir la sensibilité à l'excitation acoustique.

Les travaux ont été menés en deux phases. Au cours de la première phase, les injecteurs de combustible à faibles émissions ont fait l'objet d'une étude distincte. Cette étude incluait des injecteurs axiaux placés en ligne et des injecteurs radiaux qui rayonnaient depuis un point comme les rayons d'une roue de bicyclette. Les mesures ne concernaient initialement que l'écoulement d'air. La réponse à l'excitation par chaque champ d'écoulement d'injecteur était caractérisée pour une gamme de fréquences allant de 50 à 1500 hertz (Hz).

Le combustible liquide était simulé par introduction d'eau via les injecteurs avant d'effectuer les mesures d'écoulement. L'imagerie à feuilles laser a permis de visualiser la séparation du combustible en aval de l'injecteur. Les informations ont été utilisées pour identifier l'effet de l'excitation relative aux variations aléatoires dans le jet de combustible. Les chercheurs ont pu observer des fluctuations périodiques du jet de combustible à différentes fréquences. Ces changements correspondaient à la réponse de champ d'écoulement identifiée au cours des mesures initiales, qui utilisaient uniquement un écoulement d'air.

Au cours de la seconde phase, les effets de l'excitation sur le champ d'écoulement de combustible général ont été étudiés. Des mesures ont été effectuées à l'aide d'un système de turbine à gaz aéro-style et incluaient un pré-diffuseur, une cavité et un tube à flamme. L'évaluation a montré l'impact sur les différentes zones de la chambre de combustion, notamment le tube à flamme et le champ d'écoulement interne, en fonction des oscillations acoustiques.