Uncertainty Quantification of Thermoacoustic Instabilities in a Swirled Stabilized Combustor
Notice bibliographique
Résumé
Combustion instabilities can develop in modern gas-turbines as large amplitude pressure oscillations coupled with heat release fluctuations. In extreme cases, they lead to irreversible damage which can destroy the combustor. Prediction and control of all acoustic modes of the configuration at the design stage are therefore required to avoid these instabilities. This is a challenging task because of the large number of parameters involved. This situation becomes even more complex when considering uncertainties of the underlying models and input parameters. The forward uncertainty quantification problem is addressed in the case of a single swirled burner combustor. First, a Helmholtz solver is used to analyze the thermoacoustic modes of the combustion chamber. The Flame Transfer Function measured experimentally is used as a flame model for the Helmholtz solver. Then, the frequency of oscillation and the growth rate of the first thermoacoustic mode are computed in 24 different operating points. Comparisons between experimental and numerical results show good agreements except for modes which are marginally stable/unstable. The main reason is that the uncertainties can arbitrary change the nature of these modes (stable vs unstable); in other words, the usual mode classification stable/unstable must be replaced by a more continuous description such as the risk factor, i.e. the probability for a mode to be unstable given the uncertainties on the input parameters. To do so, a Monte Carlo analysis is performed using 4000 Helmholtz simulations of a single experimental operating point but with random perturbations on the FTF parameters. This allows the computation of the risk factor associated to this acoustic mode. Finally, the analysis of the Monte Carlo database suggests that a reduced two-step UQ strategy may be efficient to deal with thermoacoustics in such a system. First, two bilinear surrogate models are tuned from a moderate number of Helmholtz solutions (a few tens). Then, these algebraic models are used to perform a Monte Carlo analysis at reduced cost and approximate the risk factor of the mode. The accuracy and efficiency of this reduced UQ strategy are assessed by comparing the reference risk factor given by the full Monte Carlo database and the approximate risk factor obtained by the surrogate models. It shows a good agreement which proves that reduced efficient methods can be used to predict unstable modes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».