Analysis of Autoignition Chemistry in Aeroderivative Premixers at Engine Conditions
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The minimization of autoignition risk is critical to the design of premixers of high power aeroderivative gas turbines as an increased use of highly reactive future fuels (for example, hydrogen or higher hydrocarbons) is anticipated. Safety factors based on ignition delays of homogeneous mixtures, are generally used to guide the choice of a residence time for a given premixer. However, autoignition chemistry at aeroderivative conditions is fast (0.5–2 milliseconds) and can be initiated within typical premixer residence times. The analysis of what takes place in this short period necessarily involves the study of low-temperature autoignition precursor chemistry, but precursors can change with fuel and local reactivity. Chemical Explosive Modes are a natural alternative to study this as they can provide a measure of autoignition risk by considering the whole thermochemical state in the framework of an eigenvalue problem. When transport effects are included by coupling the evolution of the Chemical Explosive Modes to turbulence, it is possible to obtain a measure of spatial autoignition risk where both chemical (e.g. ignition delay) and aerodynamic (e.g. local residence time) influences are unified. In this article, we describe a method that couples Large Eddy Simulation to newly developed, reduced autoignition chemical kinetics to study autoignition precursors in an example pre-mixer representative of real life geometric complexity. A blend of pure methane and dimethyl ether (DME), a common fuel used for experimental autoignition studies, was transported using the reduced mechanism (38 species / 238 reactions) at engine conditions at increasing levels of DME concentration until exothermic autoignition kernels were formed. The resolution of species profiles was ensured by using a thickened flame model where dynamic thickening was carried out with a flame sensor modified to work with multi-stage heat release. The paper is outlined as follows: First, a reduced mechanism is constructed and validated for modeling methane as well as di-methyl ether (DME) autoignition. Second, sensitivity analysis is used to show the need for Chemical Explosive Modes. Third, the thickened flame model modifications are described and then applied to an example premixer at 25 bar / 890K preheat. The Chemical Explosive Mode analysis closely follows the large thermochemical changes in the premixer as a function of DME concentration and identifies where the premixer is sensitive and flame anchoring is likely to occur.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».