DE102005035085A1

DE102005035085A1 - Method for adjusting the acoustic properties of a combustion chamber

Info

Publication number: DE102005035085A1
Application number: DE102005035085A
Authority: DE
Inventors: Zoltán Faragó
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: EP1746344A2; EP1746344A3; DE102005035085B4

Abstract

Um ein Verfahren zur Einstellung der akustischen Eigenschaften einer Brennkammer, bei dem die Brennkammer mit mindestens einem akustischen Resonator als Dämpfungselement versehen wird, bereitzustellen, wird vorgeschlagen, eine erste Eigenmode einer Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination unterhalb der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer und einer zweiten Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination oberhalb der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer bezüglich Intensität und/oder Halbwertsbreite zu vergleichen.Around a method for adjusting the acoustic properties of a Combustion chamber, in which the combustion chamber with at least one acoustic resonator as a damping element is provided to provide a first eigenmode an output combustor-resonator combination below the eigenmode the output combustion chamber and a second eigenmode of the output combustor-resonator combination above the eigenmode of the output combustion chamber with respect to intensity and / or To compare half width.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der akustischen Eigenschaften einer Brennkammer, bei dem die Brennkammer mit mindestens einem akustischen Resonator als Dämpfungselement versehen wird.The The invention relates to a method for adjusting the acoustic Characteristics of a combustion chamber, wherein the combustion chamber with at least one acoustic resonator as a damping element is provided.

In oder an Brennkammer, insbesondere für Flugkörper wie Raketen, können oszillierende Teilvorgänge der Verbrennung stattfinden. Die Brennstoffzufuhr kann oszillieren, die Mischungsbildung von Brennstoff und Oxidator kann oszillieren und die chemischen Reaktionen in der Brennkammer können oszillieren. Bei Flüssigbrennstoff oder bei einem gelförmigen Treibstoff kann die Zerstäubung und Verdampfung Oszillationen aufweisen.In or combustion chamber, especially for missiles such as rockets, oscillating subtasks the combustion take place. The fuel supply can oscillate, the mixture formation of fuel and oxidizer can oscillate and the chemical reactions in the combustion chamber can oscillate. For liquid fuel or with a gel Fuel can be the atomization and evaporation have oscillations.

Die Brennkammer selbst ist ein Hohlkörper, welcher akustische Eigenmoden aufweist. Es ist grundsätzlich möglich, daß eine akustische Kopplung der beschriebenen oszillierenden Vorgänge mit Eigenmoden der Brennkammer erfolgen kann. Dadurch können Druckpulsationen entstehen, die beispielsweise zur Beschädigung der Brennkammer führen können oder die Verbrennung stören können. Es ist dabei sogar möglich, daß die Verbrennung erlischt.The The combustion chamber itself is a hollow body, which has acoustic eigenmodes. It is in principle possible that an acoustic coupling of described oscillating processes with eigenmodes of the combustion chamber can be done. Thereby can Pressure pulsations arise, for example, to damage the Lead combustion chamber can or disturb the combustion can. It is even possible that the Combustion goes out.

Bei einer Störung der Verbrennung tritt üblicherweise eine Leistungsminderung auf. Es besteht auch die Gefahr, daß die Betriebssicherheit erniedrigt wird und die Lebensdauer erniedrigt wird. Es kann auch eine Erhöhung der Schadstoffbelastung und der Schallbelastung auftreten.at a fault Combustion usually occurs a reduction in performance. There is also the danger that the operational safety is lowered and the life is lowered. It can also an increase the pollution and the sound pollution occur.

Die akustischen Eigenschaften einer Brennkammer lassen sich durch das Vorsehen von einem oder mehreren akustischen Resonatoren als Dämpfungselemente beeinflussen. Diese akustischen Resonatoren können an Eigenmoden der Brennkammer koppeln, um so Eigenmoden in unkritische Frequenzbereiche verschieben zu können bzw. störende Eigenmoden dämpfen zu können.The The acoustic properties of a combustion chamber can be determined by the Providing one or more acoustic resonators as damping elements influence. These acoustic resonators can couple to eigenmodes of the combustion chamber, to shift eigenmodes to uncritical frequency ranges can or disturbing Dampen eigenmodes to be able to.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem sich auf schnelle und einfache Weise akustische Eigenschaften einer Brennkammer einstellen lassen.Of the Invention is based on the object, a method of the initially to provide said type, with the aim of fast and easy To set the acoustic properties of a combustion chamber.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine akustische Eigenmode einer Ausgangs-Brennkammer bestimmt wird, der akustische Resonator derart gewählt oder eingestellt wird, daß er eine Resonanz im Bereich der Eigenfrequenz der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer aufweist, aus der Ausgangs-Brennkammer und dem akustischen Resonator eine Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination gebildet wird, welche akustisch angeregt wird und das resultierende Frequenzspektrum aufgenommen wird, eine erste Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination unterhalb der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer mit einer zweiten Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination oberhalb der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer bezüglich Intensität und/oder Halbwertsbreite verglichen wird, und der Resonator modifiziert wird, sofern notwendig, und zwar derart, daß die erste Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination und die zweite Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination mindestens näherungsweise die gleiche Intensität und/oder Halbwertsbreite im Frequenzspektrum aufweisen.These Task is inventively characterized solved, that one acoustic eigenmode of an output combustion chamber is determined, the acoustic resonator selected in such a way or is set that he a resonance in the range of the natural frequency of the eigenmode of the output combustion chamber from the output combustor and the acoustic resonator an output combustor-resonator combination is formed, which is acoustically excited and the resulting Frequency spectrum is recorded, a first eigenmode of the output combustion chamber-resonator combination below the eigenmode of the output combustion chamber with a second Eigenmode of the output combustor-resonator combination above the eigenmode of the output combustion chamber with respect to intensity and / or Half-width is compared, and the resonator is modified, if necessary, such that the first eigenmode of the output combustor-resonator combination and the second eigenmode of the output combustor-resonator combination at least approximately the same intensity and / or Have half width in the frequency spectrum.

Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, daß bei einer optimalen Resonatorlänge besondere Symmetrien vorliegen. Das Vorliegen dieser Symmetrien wird dazu genutzt, den akustischen Resonator derart einzustellen, daß die erste Eigenmode und die zweite Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination mit gleicher Intensität und/oder Halbwertsbreite liegen. Dadurch läßt sich mit wenigen Messungen eine gezielte Resonatoreinstellung erreichen.Of the The invention is based on the observation that at an optimal resonator length special Symmetries are present. The presence of these symmetries becomes so used to adjust the acoustic resonator such that the first Eigenmode and the second eigenmode of the output combustor-resonator combination with equal intensity and / or Half width lie. This can be done with a few measurements achieve a targeted Resonatoreinstellung.

Die Ausgangs-Brennkammer kann eine Brennkammer sein, welche bereits mit einem oder mehreren definiert eingestellten oder gewählten Resonatoren versehen ist. Die Einstellung läßt sich für eine vorgegebene akustische Eigenmode durchführen. Insbesondere läßt es sich für eine Mehrzahl von unterschiedlichen akustischen Eigenmoden durchführen.The Output combustion chamber may be a combustion chamber, which already with one or more defined tuned or selected resonators is provided. The setting can be for one Perform predetermined acoustic eigenmode. In particular, it can be for one Perform a plurality of different acoustic eigenmodes.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß üblicherweise zwei oder drei Modifikationsvorgänge des akustischen Resonators genügen, um eine optimale Resonatoreinstellung bzw. Resonatorwahl zu erreichen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich deshalb auf einfache Weise mit verringertem Zeitaufwand durchführen. Es läßt sich eine definierte Einstellung der akustischen Eigenschaften der Brennkammer mit verringertem Zeitaufwand und verringertem Meßaufwand durchführen.It has been shown in practice that usually two or three modification operations of the acoustic resonator, to achieve an optimal resonator setting or resonator selection. The inventive method can therefore be perform in a simple manner with reduced expenditure of time. It let yourself a defined adjustment of the acoustic properties of the combustion chamber perform with reduced time and reduced effort.

Insbesondere wird nach Modifikation der Resonators die Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination angeregt und das Frequenzspektrum aufgenommen. Darauf aufbauend kann, sofern nötig, eine weitere Modifikation des Resonators erfolgen. Insbesondere läßt sich diese Modifikation des Resonators derart gezielt durchführen, daß die Unterschiede in der Intensität und/oder in der Halbwertsbreite der ersten Eigenmode und der zweiten Eigenmode berücksichtigt werden.In particular, after modification of the resonator, the output combustor-resonator combination is excited and the frequency spectrum is recorded. Based on this, if necessary, a further modification of the resonator can take place. In particular, this modification of the resonator can be carried out in such a targeted manner that the differences in intensity and / or in the half value width of the first eigenmode and the second eigenmode.

Insbesondere wird die Resonatormodifikation und nachfolgende Frequenzspektrumsaufnahmen iterativ durchgeführt und zwar solange, bis die erste Eigenmode und die zweite Eigenmode mindestens näherungsweise die gleiche Intensität und/oder die gleiche Halbwertsbreite aufweisen. Es ist eine optimale Resonatoreinstellung erreicht.Especially the resonator modification and subsequent frequency spectrum acquisitions become iterative carried out namely, until the first eigenmode and the second eigenmode at least approximately the same intensity and / or have the same half width. It is an optimal one Resonator setting reached.

Insbesondere wird als erste Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination diejenige gewählt, welche in der Eigenfrequenz unmittelbar unterhalb der Eigenfrequenz der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer liegt.Especially becomes the first eigenmode of the output combustor-cavity combination selected which in the natural frequency immediately below the natural frequency the eigenmode of the output combustion chamber is located.

Ebenfalls wird als zweite Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination diejenige gewählt, welche in der Eigenfrequenz unmittelbar oberhalb der Eigenfrequenz der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer liegt. Es läßt sich dadurch durch Anregung der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination auf der Eigenfrequenz der Ausgangs-Brennkammer eine Anregung der ersten Eigenmode und der zweiten Eigenmode erreichen.Also becomes the second eigenmode of the output combustor-cavity combination selected which in the natural frequency immediately above the natural frequency the eigenmode of the output combustion chamber is located. It can be by excitation of the output combustor-resonator combination on the Natural frequency of the output combustion chamber, an excitation of the first Reach eigenmode and the second eigenmode.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Anregung der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination auf der Eigenfrequenz oder in einem Bereich um die Eigenfrequenz der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer. Dadurch lassen sich Eigenmoden der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination in der Nähe der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer anregen.at an advantageous embodiment the excitation of the output combustor-resonator combination occurs the natural frequency or in a range around the natural frequency of Eigenmode of the output combustion chamber. This allows eigenmodes the output combustor-resonator combination in the vicinity of the eigenmode of the output combustion chamber stimulate.

Es ist grundsätzlich möglich, daß die Anregung der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination breitbandig erfolgt, beispielsweise durch ein Rauschspektrum oder ein Sweep-Spektrum. Dadurch lassen sich Eigenmoden der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination um die Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer anregen.It is basically possible, that the Excitation of the output combustor-resonator combination is made broadband, for example, by a noise spectrum or a sweep spectrum. This allows eigenmodes of the output combustor-resonator combination to excite the eigenmode of the output combustor.

Bei einer Ausführungsform wird zur Bestimmung der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer ein theoretischer Wert für die Eigenfrequenz ermittelt. Diese wird durch Lösung der entsprechenden Gleichungen mit Vorgabe der Randbedingungen bestimmt.at an embodiment becomes a theoretical one to determine the eigenmode of the output combustor Value for determines the natural frequency. This is done by solving the corresponding equations determined with specification of the boundary conditions.

Günstig ist es, wenn die Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer durch Messung bestimmt wird. Dadurch lassen sich durch die Gleichungen nicht berücksichtigte Effekte wie beispielsweise auch nicht-lineare Effekte erfassen.Cheap is it, if the eigenmode of the output combustion chamber determined by measurement becomes. This can not be taken into account by the equations Capture effects such as non-linear effects.

Es kann dabei vorgesehen sein, daß die Messung in einem Bereich um eine zuvor theoretisch bestimmten Wert durchgeführt wird. Dadurch läßt sich eine Bestimmung der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer mit weniger Aufwand durchführen.It can be provided that the measurement is performed in a range around a previously theoretically determined value. This can be done a determination of the eigenmode of the output combustion chamber with less Expend effort.

Wenn die erste Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination eine höhere Intensität als die zweite Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination aufweist, dann wird der Resonator so modifiziert (beispielsweise durch Einstellung oder Wahl eines anderen Resonators), daß er einen niedrigere Resonanzfrequenz aufweist. Dadurch lassen sich die Unterschiede in der Intensität und/oder in der Halbwertsbreite verringern. Es wird eine gezielte Modifikation durchgeführt; dadurch wiederum läßt sich der Meßaufwand verringern.If the first eigenmode of the output combustor-resonator combination a higher one intensity as the second eigenmode of the output combustor-resonator combination has, then the resonator is modified (for example by setting or choosing another resonator) that he has a has lower resonant frequency. This will clear the differences in intensity and / or in the half width. It will be a targeted Modification carried out; this in turn can be the measurement effort reduce.

Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn der Resonator so modifiziert wird, daß er eine höhere Resonanzfrequenz aufweist, wenn die ersten Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination eine niedrigere Intensität als die zweite Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination aufweist.Out for the same reason it is favorable if the resonator is modified to have a higher resonant frequency, when the first eigenmode of the output combustor-resonator combination a lower intensity as the second eigenmode of the output combustor-resonator combination.

Insbesondere erfolgt die Modifikation des Resonators durch Modifikation mindestens einen geometrischen Parameters. Der geometrische Parameter ist insbesondere eine Länge eines Resonatorraums. Die Länge des Resonatorraums kann dabei variabel einstellbar sein und/oder es werden fest eingestellte Resonatoren verwendet, wobei dann entsprechende Resonatoren gewählt werden.Especially the modification of the resonator is carried out by modification at least a geometric parameter. The geometric parameter is in particular a length a Resonatorraums. The length the resonator space can be variably adjustable and / or Fixed resonators are used, with corresponding ones Resonators selected become.

Beispiele für einsetzbare akustische Resonatoren sind Lambda-Viertel-Resonatoren oder Helmholtz-Resonatoren. Ein Lambda-Viertel-Resonator ist über eine Röhre gebildet, welche zu dem Innenraum hin offen ist und zur anderen Seite hin abgeschlossen ist.Examples for usable Acoustic resonators are quarter-wave resonators or Helmholtz resonators. A quarter-wave resonator is formed via a tube which leads to the Interior is open and closed to the other side is.

Ein Helmholtz-Resonator weist einen Halsbereich auf, auf den ein Fortsetzungsbereich mit größerem Durchmesser folgt.One Helmholtz resonator has a neck area on which a continuation area with a larger diameter follows.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, daß eine Länge eines Resonatorraums einstellbar ist, beispielsweise über eine verschiebliche Wand, welche insbesondere in der Art eines Kolbens an einer Spindel angeordnet sein kann. Es ist aber auch grundsätzlich möglich, daß ein Resonator eine feste Begrenzungswand aufweist.It may be provided in particular that a length of a Resonatorraums adjustable is, for example, over a sliding wall, which in particular in the manner of a piston can be arranged on a spindle. But it is also possible in principle that a resonator has a solid boundary wall.

Insbesondere weist der mindestens eine Resonator einen Resonatorraum auf, welcher in Verbindung mit einem Innenraum der Brennkammer steht. Dadurch kann eine Kopplung von Eigenmoden des Resonators mit Eigenmoden der Brennkammer erfolgen, um beispielsweise Eigenmoden der Brennkammer wegdämpfen zu können.In particular, the at least one resonator has a resonator chamber, which is in communication with an interior of the combustion chamber. As a result, a coupling of eigenmodes of the resonator with eigenmodes of the combustion chamber can take place, for example, eigenmodes of the Brennkam to steam away.

Insbesondere wird der mindestens eine Resonator an einer Außenseite der Ausgangs-Brennkammer positioniert. Dadurch ist eine Anordnung erreicht, über welche das akustische Verhalten der Brennkammer über den mindestens einen Resonator beeinflussbar ist, wobei die Störung der Verbrennung durch den akustischen Resonator minimiert ist.Especially becomes the at least one resonator on an outer side of the output combustion chamber positioned. As a result, an arrangement is achieved, over which the acoustic behavior of the combustion chamber via the at least one resonator influenced is, being the disorder combustion is minimized by the acoustic resonator.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die anfängliche Wahl oder anfängliche Einstellung des Resonators derart erfolgt, daß ein oder mehrere Parameter so gewählt oder eingestellt werden, daß die Resonanzfrequenz des Resonators der Eigenfrequenz der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer mindestens näherungsweise entspricht. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Wahl oder Einstellung nur wenige Modifikationsschritte des akustischen Resonators notwendig werden. Insbesondere kann sich die erste Eigenmode unterhalb und die zweite Eigenmode oberhalb der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer ausbilden.All it is particularly advantageous if the initial choice or initial Setting the resonator is such that one or more parameters so chosen or set that the resonant frequency of the resonator of the natural frequency of the eigenmode of the output combustion chamber at least approximately equivalent. It has been shown that in this choice or attitude only a few modification steps of the acoustic resonator necessary become. In particular, the first eigenmode may be below and the second eigenmode above the eigenmode of the output combustor form.

Günstigerweise wird ein erstes Frequenzspektrum ermittelt, der Resonator modifiziert, mit modifiziertem Resonator ein zweites Frequenzspektrum ermittelt, und die nächste Resonatormodifikation erfolgt über Intrapolation oder Extrapolation. Aus den Intensitätsunterschieden der ersten Eigenmode und der zweiten Eigenmode im ersten Frequenzspektrum und im zweiten Frequenzspektrum läßt sich eine Resonatoreinstellung interpolieren oder extrapolieren. Dadurch läßt sich die Zahl der notwendigen Resonatormodifikationen minimieren.conveniently, a first frequency spectrum is determined, the resonator is modified, with modified resonator determines a second frequency spectrum, and the next one Resonator modification takes place via Intrapolation or extrapolation. From the intensity differences the first eigenmode and the second eigenmode in the first frequency spectrum and in the second frequency spectrum can be interpolate or extrapolate a resonator setting. Thereby let yourself minimize the number of necessary resonator modifications.

Insbesondere wird ein drittes Frequenzspektrum mit der durch Intrapolation oder Extrapolation ermittelten Resonatormodifikation aufgenommen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß üblicherweise kein weiteres Frequenzspektrum mehr benötigt wird.Especially is a third frequency spectrum with the by Intrapolation or Extrapolation determined resonator modification was added. In the Practice has shown that usually no more frequency spectrum is needed anymore.

Günstigerweise weist die Brennkammer einen mindestens näherungsweise rotationssymmetrischen Innenraum auf. Dadurch liegen Symmetrien vor, die günstig für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind.conveniently, the combustion chamber has an at least approximately rotationally symmetrical Interior on. As a result, there are symmetries that are favorable for the implementation of inventive method are.

Insbesondere werden der oder die Resonatoren außerhalb eines Innenraums der Brennkammer angeordnet, um die Verbrennungsvorgänge so wenig wie möglich zu beeinflussen.Especially be the resonator or the outside of an interior of the Combustion chamber arranged to minimize the combustion processes too influence.

Das Endergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein definiert gewählter oder definiert eingestellter Resonator, mit dem die vorgegebene Eigenmode wegdämpfbar ist bzw. so modifizierbar ist, daß sie Verbrennungsvorgänge nicht mehr stört.The Final result of the method according to the invention is a defined one or defined resonator with which the preset Eigenmode wegdämpfbar or is modifiable so that they do not combustion processes more bothers.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich für eine Mehrzahl von Eigenmoden der Brennkammer oder der Ausgangs-Brennkammer durchführen, um eine optimierte akustische Einstellung zu erhalten.The inventive method can be for a majority of eigenmodes of the combustion chamber or the output combustion chamber to perform to get an optimized acoustic setting.

Die Ausgangs-Brennkammer kann mit einem oder mehreren Resonatoren versehen sein, die entsprechend die Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer beeinflussen.The Output combustor may be provided with one or more resonators be that affect the eigenmode of the output combustion chamber accordingly.

Es kann vorgesehen sein, daß die Brennkammer mit einer Mehrzahl von Resonatoren versehen wird. Dadurch können unterschiedliche Eigenmoden der Brennkammer beeinflußt werden. Es ist auch möglich, die zeitliche Variabilität von Eigenmoden zu berücksichtigen. Aufgrund von Temperaturänderungen in der Brennkammer und/oder in einem Resonatorraum können Eigenmoden insbesondere bezüglich ihrer Frequenz zeitlich variieren. Durch das Vorsehen einer Mehrzahl von entsprechend angepaßten Resonatoren kann diese zeitliche Variation berücksichtigt werden.It can be provided that the Combustion chamber is provided with a plurality of resonators. Thereby can different eigenmodes of the combustion chamber can be influenced. It is also possible, the temporal variability to consider eigenmodes. Due to temperature changes in the combustion chamber and / or in a resonator can eigenmodes especially regarding vary in frequency over time. By providing a plurality from accordingly adapted Resonators can be considered this temporal variation.

Es ist günstig, wenn die Resonatoren auf einer Umfangslinie der Brennkammer angeordnet werden. Dadurch ergibt sich eine leichte Positionierbarkeit an der Brennkammer mit minimaler Beeinflussung der Brennkammer.It is cheap, when the resonators are arranged on a circumferential line of the combustion chamber become. This results in a slight positioning on the Combustion chamber with minimal influence on the combustion chamber.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawing of the closer explanation the invention. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkammer mit einer Meßanordnung zur Bestimmung der akustischen Eigenschaften der Brennkammer sowie mit an der Brennkammer angeordneten Resonatoren; 1 a schematic representation of a combustion chamber with a measuring arrangement for determining the acoustic properties of the combustion chamber and arranged on the combustion chamber resonators;

2 eine Draufsicht auf die Brennkammer gemäß 1; 2 a plan view of the combustion chamber according to 1 ;

3 eine erste schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Resonators (Lambda-Viertel-Resonator); 3 a first schematic sectional view of a first embodiment of a resonator (quarter-wave resonator);

4 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Resonators (Helmholtz-Resonator); 4 a schematic sectional view of a second embodiment of a resonator (Helmholtz resonator);

5(a), (b), (c) Beispiele für das Frequenzspektrum eines Ausführungsbeispiels einer Brennkammer um eine 1T-Eigenmode bei einer Frequenz von 1005 Hz bei verschiedenen Resonatorlängen; 5 (a) , (b), (c) Examples of the frequency spectrum of an embodiment of a combustion chamber around a 1T eigenmode at a frequency of 1005 Hz at different resonator lengths;

6(a), (b), (c) Beispiele für das Frequenzspektrum um die 2T-Eigenmode einer Ausführungsform einer Brennkammer bei einer Eigenfrequenz von 1666 Hz für verschiedene Resonatorlängen. 6 (a) , (b), (c) Examples of the frequency spectrum around the 2T eigenmode of an embodiment form a combustion chamber at a natural frequency of 1666 Hz for different resonator lengths.

Ein Ausführungsbeispiel einer Brennkammer, welches in 1 schematisch gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfaßt eine Brennkammerwand 12 und einen Innenraum 14. Der Innenraum 14 ist üblicherweise rotationssymmetrisch um eine Achse 16 ausgebildet.An embodiment of a combustion chamber, which in 1 shown schematically and there with 10 is designated comprises a combustion chamber wall 12 and an interior 14 , The interior 14 is usually rotationally symmetric about an axis 16 educated.

Die Brennkammer 10 weist ein Ende 18 auf, an welchem eine Einblaseinrichtung zum Einblasen von Brennstoff und Oxidator angeordnet ist (in 1 nicht gezeigt).The combustion chamber 10 has an end 18 on which a blowing device for injecting fuel and oxidizer is arranged (in 1 Not shown).

Brenngase treten aus der Brennkammer 10 über einen Halsbereich 20 aus.Fuel gases emerge from the combustion chamber 10 over a neck area 20 out.

Eine Brennkammer 10 weist akustische Eigenmoden auf. Kenntnis und Einstellung der akustischen Eigenschaften einer Brennkammer 10 kann für Verbrennungsvorgänge wichtig sein. Teilvorgänge der Verbrennung eines Treibstoffs in der Brennkammer 10 wie Brennstoffzufuhr, Mischungsbildung und chemische Reaktion sowie bei Flüssigbrennstoff Zerstäubung und Verdampfung können periodische bzw. pulsierende Vorgänge sein. Wenn die entsprechende Oszillationsfrequenz irgend eines dieser Teilvorgänge eine akustische Eigenmode der Brennkammer 10 zur Schwingung anregt, können in der Brennkammer aufgrund akustischer Kopplung starke Druckpulsationen entstehen, die wiederum zu einer Beschädigung der Brennkammer 10 führen können bzw. zu Störungen der Verbrennung führen können.A combustion chamber 10 has acoustic eigenmodes. Knowledge and adjustment of the acoustic properties of a combustion chamber 10 may be important for combustion processes. Sub-processes of the combustion of a fuel in the combustion chamber 10 such as fuel supply, mixture formation and chemical reaction as well as liquid fuel atomization and evaporation can be periodic or pulsating processes. If the corresponding oscillation frequency of any of these sub-operations an acoustic eigenmode of the combustion chamber 10 stimulates the oscillation, strong pressure pulsations can occur in the combustion chamber due to acoustic coupling, which in turn damage the combustion chamber 10 can cause or lead to disturbances of combustion.

Durch gezielte Einstellungen der akustischen Eigenschaften der Brennkammer 10 kann man die geschilderten Probleme vermeiden.Through targeted adjustments of the acoustic properties of the combustion chamber 10 you can avoid the problems described.

Es ist vorgesehen, daß an der Brennkammer 10 ein oder mehrere akustische Resonatoren 22 als Dämpfungselemente angeordnet werden. Wenn ein solcher akustischer Resonator 22 (oder eine Mehrzahl von akustischen Resonatoren 22) mit einer akustischen Eigenmode der Brennkammer 10 koppelt, dann kann bei geeigneter Wahl die Eigenmode in einen Frequenzbereich geschoben werden, in dem sie für den Verbrennungsvorgang nicht mehr störend ist, bzw. weitgehend unterdrückt werden.It is envisaged that at the combustion chamber 10 one or more acoustic resonators 22 be arranged as damping elements. If such an acoustic resonator 22 (or a plurality of acoustic resonators 22 ) with an acoustic eigenmode of the combustion chamber 10 coupled, then with proper choice, the eigenmode can be pushed into a frequency range in which it is no longer disturbing for the combustion process, or largely suppressed.

Es kann beispielsweise ein Ringflansch 24 an einer Außenseite 26 der Brennkammer 10 fixiert sein, an welchem sich akustische Resonatoren 22 insbesondere um eine Umfangslinie an der Außenseite 26 der Brennkammer 10 positionieren lassen.It can, for example, an annular flange 24 on an outside 26 the combustion chamber 10 be fixed, at which acoustic resonators 22 in particular around a circumferential line on the outside 26 the combustion chamber 10 be positioned.

Ein akustischer Resonator 22 weist dabei einen Resonatorraum 28 (Resonanzraum) auf, welcher in Verbindung mit dem Innenraum 14 der Brennkammer 10 steht.An acoustic resonator 22 has a resonator space 28 (Resonance space), which in conjunction with the interior 14 the combustion chamber 10 stands.

Zur akustischen Untersuchung der Brennkammer 10 erfolgt eine akustisch Anregung der Brennkammer 10 über einen Lautsprecher 30. Zur Signalerzeugung ist ein Signalgenerator 32 vorgesehen, dessen Signale von einem Verstärker 34 verstärkt werden. Der Verstärker 34 ist an den Lautsprecher 30 gekoppelt.For the acoustic examination of the combustion chamber 10 an acoustic excitation of the combustion chamber takes place 10 over a loudspeaker 30 , For signal generation is a signal generator 32 provided, whose signals from an amplifier 34 be strengthened. The amplifier 34 is to the speaker 30 coupled.

Zur Signaldetektion ist ein Mikrofon 36 vorgesehen, welches an einen Verstärker 38 gekoppelt ist. Der Verstärker 38 liefert die verstärkten Signale an eine Auswerteeinrichtung 40, durch welche insbesondere das Frequenzspektrum der Brennkammer 10 ermittelbar ist.For signal detection is a microphone 36 which is connected to an amplifier 38 is coupled. The amplifier 38 supplies the amplified signals to an evaluation device 40 , by which in particular the frequency spectrum of the combustion chamber 10 can be determined.

Als akustischer Resonator läßt sich beispielsweise ein Lambda-Viertel-Resonator 42 einsetzen (3). Dieser umfaßt eine Röhre 44, in welcher der Resonatorraum 28 gebildet ist. Die Röhre 44 mündet über ein offenes Ende 46 in den Innenraum 14 der Brennkammer 10.As an acoustic resonator can be, for example, a quarter-wave resonator 42 deploy ( 3 ). This includes a tube 44 in which the resonator space 28 is formed. The tube 44 flows over an open end 46 in the interior 14 the combustion chamber 10 ,

Der Resonatorraum 28 ist an dem dem Ende 46 gegenüberliegenden Ende 48 durch eine Wand 50 abgeschlossen. Diese Wand 50 kann festliegen oder sie kann, wie in 3 gezeigt, einstellbar sein, so daß die Länge des Resonatorraums zwischen dem Ende 46 und dem Ende 48 einstellbar ist.The resonator room 28 is at the end 46 opposite end 48 through a wall 50 completed. This wall 50 may be fixed or it may, as in 3 shown to be adjustable so that the length of the resonator space between the end 46 and the end 48 is adjustable.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sitzt die Wand 50 an einer Spindel 52, wobei die Spindel 52 zur Einstellung des Resonatorraums 28 in eine Richtung 54, welche quer und insbesondere senkrecht zur Achse 16 liegt, feststellbar verschieblich ist. Bei Vergrößerung des Volumens des Resonatorraums 28 (welches das Produkt von Länge und Querschnittsfläche ist) wird die Resonatorfrequenz verringert.In the embodiment shown, the wall sits 50 on a spindle 52 , where the spindle 52 for adjusting the resonator space 28 in one direction 54 which are transverse and in particular perpendicular to the axis 16 is fixed, lockable is displaceable. When increasing the volume of the resonator chamber 28 (which is the product of length and cross-sectional area), the resonator frequency is reduced.

Ein weiteres Beispiel für einen akustischen Resonator ist ein Helmholtz-Resonator, welcher in 4 schematisch gezeigt und dort mit 56 bezeichnet ist. Ein Helmholtz-Resonator umfaßt einen Resonatorraum 58, welcher beispielsweise teilweise in einer Röhre 60 gebildet ist. Die Röhre 60 ist über einen Hals 62 mit dem Innenraum 14 der Brennkammer 10 verbunden. Ein Innenraum 64 im Hals 62 ist auch Teil des Resonatorraums 58. Der Resonatorraum ist über eine Wand 65 geschlossen.Another example of an acoustic resonator is a Helmholtz resonator, which in 4 shown schematically and there with 56 is designated. A Helmholtz resonator includes a resonator cavity 58 which, for example, partially in a tube 60 is formed. The tube 60 is over a neck 62 with the interior 14 the combustion chamber 10 connected. An interior 64 in the throat 62 is also part of the Resonatorraums 58 , The resonator chamber is over a wall 65 closed.

Der Hals 62 weist eine kleinere Querschnittsfläche als die Röhre 60 auf.The neck 62 has a smaller cross-sectional area than the tube 60 on.

Durch gezielte Wahl bzw. Einstellung von einem oder mehreren akustischen Resonatoren 22 lassen sich die akustischen Eigenschaften der Brennkammer 10 einstellen. Die Einstellung erfolgt insbesondere derart, daß für pulsierende Vorgänge bei der Verbrennung in der Brennkammer 10 keine Kopplung mit Eigenmoden der Brennkammer 10 erfolgen kann.By specific choice or adjustment of one or more acoustic resonators 22 let the acoustic properties of the combustion chamber 10 to adjust. The adjustment is in particular such that for pulsating processes during combustion in the combustion chamber 10 no coupling with eigenmodes of the combustion chamber 10 can be done.

Die Eigenmoden der Brennkammer 10 (ohne akustische Resonatoren 22) und die entsprechenden Eigenfrequenzen hängen von der geometrischen Form der Brennkammer 10 ab. Für eine ideale zylindrische Brennkammer 10 sind die Eigenfunktionen beispielsweise zylindrische Besselfunktionen.The eigenmodes of the combustion chamber 10 (without acoustic resonators 22 ) and the corresponding natural frequencies depend on the geometric shape of the combustion chamber 10 from. For an ideal cylindrical combustion chamber 10 For example, the eigenfunctions are cylindrical Bessel functions.

Bei einer rotationssymmetrischen Brennkammer 10 gibt es als Eigenmoden Tangentialmoden, Radialmoden und Axialmoden.In a rotationally symmetrical combustion chamber 10 as eigenmodes there are tangential modes, radial modes and axial modes.

Es wird ein Verfahren bereitgestellt, mit welchem die akustischen Eigenschaften der Brennkammer 10 durch einen oder mehrere akustische Resonatoren 22 gezielt eingestellt werden können. Der Ausgangspunkt ist dabei die Beobachtung, daß das Modenspektrum der Brennkammer 10 mit einem akustischen Resonator bei optimierter Resonatorlänge besondere Symmetrien aufweist.A method is provided with which the acoustic properties of the combustion chamber 10 by one or more acoustic resonators 22 can be targeted. The starting point is the observation that the mode spectrum of the combustion chamber 10 with an acoustic resonator with optimized resonator length has special symmetries.

Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert wie folgt:
Für eine Ausgangs-Brennkammer wird die relevante akustische Eigenmode bestimmt, die unterdrückt bzw. auf einen anderen Frequenzbereich verschoben werden soll. Die Ausgangs-Brennkammer kann dabei die nackte Brennkammer 10 ohne akustische Resonatoren 22 sein oder es kann sich um eine Brennkammer handeln, an welcher bereits ein oder mehrere akustische Resonatoren 22 angeordnet sind. Die akustische Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer kann berechnet werden, das heißt theoretisch bestimmt werden, indem die entsprechenden akustischen Gleichungen für die spezielle Brennkammerform gelöst werden.The method according to the invention works as follows:
For an output combustion chamber, the relevant acoustic eigenmode is determined, which is to be suppressed or shifted to another frequency range. The output combustion chamber can be the naked combustion chamber 10 without acoustic resonators 22 or it may be a combustion chamber, which already has one or more acoustic resonators 22 are arranged. The acoustic eigenmode of the output combustor can be calculated, that is theoretically determined, by solving the appropriate acoustic equations for the particular combustor shape.

Vorzugsweise wird die akustische Eigenmode durch Messung bestimmt, wobei vorzugsweise zur Abkürzung der Messung in einem Meßbereich um eine zuvor theoretisch bestimmte Eigenmode gemessen wird. Zur Messung erfolgt eine akustische Anregung der Brennkammer 10 über das Mikrofon 36, wobei die Anregungsfrequenz variiert wird, um die Eigenmode aufzufinden.Preferably, the acoustic eigenmode is determined by measurement, which is preferably measured to abbreviate the measurement in a measuring range to a previously theoretically determined eigenmode. To measure an acoustic excitation of the combustion chamber 10 over the microphone 36 wherein the excitation frequency is varied to find the eigenmode.

Nach Auffinden der Eigenmode und Ermittlung der entsprechenden Eigenfrequenz wird ein akustischer Resonator 22 an der Brennkammerwand 12 so eingestellt, daß er eine Resonanz bei der Eigenfrequenz der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer hat oder zumindest eine Resonanz im näheren Bereich um diese Eigenfrequenz hat. Der Resonator wird mit seinen geometrischen Parametern so gewählt bzw. eingestellt, das heißt mit seinem Resonatorraum 28 bzw. 58 so gewählt bzw. eingestellt, daß eine Resonanzfrequenz auf oder mindestens im Bereich um die ermittelte Eigenfrequenz der Ausgangs-Brennkammer liegt.After finding the eigenmode and determining the corresponding natural frequency becomes an acoustic resonator 22 at the combustion chamber wall 12 set so that it has a resonance at the natural frequency of the eigenmode of the output combustion chamber or at least has a resonance in the vicinity of this natural frequency. The resonator is chosen or adjusted with its geometric parameters, that is with its resonator space 28 respectively. 58 chosen or adjusted so that a resonance frequency is at or at least in the range around the determined natural frequency of the output combustion chamber.

Durch die Ausgangs-Brennkammer und den entsprechend gewählten oder eingestellten akustischen Resonator ist eine Ausgangs-Brennkammer-Resonator- Kombination gebildet. Diese wird akustisch angeregt und dabei das resultierende Frequenzspektrum aufgenommen. Die akustische Anregung erfolgt auf der Eigenfrequenz der ermittelten Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer.By the output combustion chamber and the appropriately selected or set acoustic resonator is an output combustor-resonator combination formed. This is acoustically excited and thereby the resulting frequency spectrum added. The acoustic excitation takes place at the natural frequency the determined eigenmode of the output combustion chamber.

Es kann auch vorgesehen sein, daß eine breitbandige Anregung erfolgt, wobei die ermittelte Eigenfrequenz in dem Breitbandbereich liegt.It can also be provided that a broadband Excitation takes place, wherein the determined natural frequency in the broadband range lies.

Beispielsweise erfolgt eine Anregung mit einem Rauschspektrum. Es kann auch ein Sweep-Signal zur Anregung eingesetzt werden.For example an excitation with a noise spectrum takes place. It can also be one Sweep signal can be used for excitation.

Die Anregung mit der Anregungsfrequenz bzw. dem Breitbandbereich erfolgt beispielsweise über eine Zeitdauer von einigen Millisekunden.The Excitation with the excitation frequency or the broadband range takes place for example about a period of a few milliseconds.

Zur Ermittlung des Frequenzspektrums werden die resultierenden akustischen Signale beispielsweise über Fast-Fourier-Transformation (FFT) analysiert.to Determining the frequency spectrum will be the resulting acoustic Signals about, for example Fast Fourier Transformation (FFT) analyzed.

Die Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombinaton weist Eigenmoden mit Eigenfrequenzen um die Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer auf. Es werden dabei die Eigenmoden näher analysiert, welche bezüglich der Frequenz direkt unterhalb der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer und direkt oberhalb der Ausgangs-Brennkammer liegen. Die untere Eigenmode wird im folgenden als erste Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination bezeichnet und die direkt oberhalb liegende Eigenmode als zweite Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination bezeichnet. Der Vergleich erfolgt bezüglich Intensität und/oder Halbwertsbreite.The Output combustor-resonator combination has eigenmodes with eigenfrequencies around the eigenmode of the output combustion chamber. It will be the Eigenmodes closer analyzed which respect the frequency directly below the eigenmode of the output combustion chamber and directly above the output combustion chamber. The lower one Eigenmode is hereinafter referred to as the first eigenmode of the output combustor-resonator combination denoted and the directly above eigenmode as the second Eigenmode the output combustor-resonator combination called. The comparison is made with respect to Intensity and / or FWHM.

Wenn die erste Eigenmode und die zweite Eigenmode die gleiche Intensität und/oder Halbwertsbreite aufweisen, dann wird davon ausgegangen, daß die richtige Resonatoreinstellung gefunden wurde. Diese wird beibehalten.If the first eigenmode and the second eigenmode the same intensity and / or Halbwertsbreite, then it is assumed that the correct Resonator setting was found. This is retained.

Das Verfahren kann dann fortgesetzt werden mit einem weiteren akustischen Resonator bezüglich einer weiteren Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer (welche jetzt die ursprüngliche Ausgangs-Brennkammer mit zusätzlichem Resonator ist).The Procedure can then be continued with another acoustic Resonator with respect to a another eigenmode of the output combustion chamber (which is now the original Output combustion chamber with additional Resonator is).

Wenn die Intensität der ersten Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination höher ist als die Intensität der zweiten Eigenmode, dann wird der akustische Resonator 22 so modifiziert, daß er eine niedrigere Resonanzfrequenz aufweist. Bei einem einstellbaren akustischen Resonator (wie beispielsweise dem Lambda-Viertel-Resonator 42 oder einem Helmholtz-Resonator 56 mit verstellbarer Wand 65) erfolgt eine Einstellung (Stimmung) auf eine niedrigere Resonanzfrequenz. Bei einem nicht einstellbaren Resonator wird statt dessen ein Resonatoraustausch durchgeführt.If the intensity of the first eigenmode of the output combustor-resonator combination is higher than the intensity of the second eigenmode, then the acoustic resonator becomes 22 modified so that it has a lower resonance frequency. In an adjustable acoustic resonator (such as the quarter-wave resonator 42 or a Helmholtz resonator 56 with ver adjustable wall 65 ), an adjustment (tuning) is made to a lower resonance frequency. In a non-adjustable resonator a resonator exchange is performed instead.

Ist entsprechend die Intensität der ersten Eigenmode kleiner als die Intensität der zweiten Eigenmode, dann wird der akustische Resonator 22 so modifiziert, daß er eine höhere Resonanzfrequenz aufweist.Accordingly, if the intensity of the first eigenmode is smaller than the intensity of the second eigenmode, then the acoustic resonator becomes 22 modified so that it has a higher resonance frequency.

Nach der Modifikation des Resonators wird eine erneute Anregung auf der Eigenfrequenz der Ausgangs-Brennkammer bzw. breitbandig durchgeführt und wiederum der Frequenzspektrum aufgenommen und die erste Eigenmode und die zweite Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination werden miteinander verglichen und entsprechend diesem Vergleich wird eine weitere Resonatormodifikation durchgeführt.To the modification of the resonator will be a renewed suggestion on the Natural frequency of the output combustion chamber or broadband performed and turn recorded the frequency spectrum and the first eigenmode and the second eigenmode of the output combustor-resonator combination are compared with each other and according to this comparison a further resonator modification is performed.

Nach der zweiten Resonatormodifikation kann eine weitere Resonatormodifikation auch durch Intrapolation bzw. Extrapolation von den vorliegenden Werten durchgeführt werden.To The second resonator modification may be a further resonator modification also by intrapolation or extrapolation of the present Values performed become.

Es hat sich gezeigt, daß in der Regel nach zwei bis drei Resonatormodifikationen die optimale Resonanzfrequenz für den akustischen Resonator 22 gefunden wurde, das heißt eine optimale Entkopplung bzw. Wegdämpfung der Eigenmode der Ausgangs-Brennkammer gefunden wurde.It has been shown that usually after two to three resonator modifications the optimum resonant frequency for the acoustic resonator 22 was found, that is, an optimal decoupling or path damping of the eigenmode of the output combustion chamber was found.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich mit relativ geringem Meßaufwand das akustische Verhalten der Brennkammer 10 einstellen. Dadurch läßt sich die akustische Einstellung relativ schnell und mit verringertem Aufwand durchführen.In the method according to the invention can be with relatively little effort the acoustic behavior of the combustion chamber 10 to adjust. As a result, the acoustic adjustment can be carried out relatively quickly and with reduced effort.

Die Einstellung läßt sich für unterschiedliche Eigenmoden durchführen, wobei die Eigenmoden solche der nackten Brennkammer oder solche der Brennkammer sein können, die bereits mit einem oder mehreren akustischen Resonatoren versehen ist.The Attitude can be for different eigenmodes carry out, where the eigenmodes are those of the naked combustion chamber or such can be the combustion chamber, which is already provided with one or more acoustic resonators.

Es ist beispielsweise auch grundsätzlich möglich, über das erfindungsgemäße Verfahren eine Vereinfachung bezüglich der Resonatoranordnung zu erreichen. Beispielsweise lassen sich mehrere Resonatoren durch einen einzigen ersetzen.It is for example also possible in principle, over the inventive method a simplification regarding to achieve the resonator. For example, you can replace several resonators with a single one.

In den 5(a), (b), (c) sind Frequenzspektren bei der Durchführung des Verfahrens an einer Brennkammer zur Dämpfung der 1T-Eigenmode (erste Tangentialmode) gezeigt. Die Eigenfrequenz dieser Eigenmode für die Ausgangs-Brennkammer wurde als 1005 Hz ermittelt. Für einen Lambda-Viertel-Resonator als akustischen Resonator 22 wurde eine Resonatorlänge von 81,6 mm ermittelt. Der akustische Resonator 22 wurde dann entsprechend an der Brennkammer 10 eingestellt.In the 5 (a) , (b), (c) show frequency spectra when performing the method on a combustion chamber to damp the 1T eigenmode (first tangential mode). The natural frequency of this eigenmode for the output combustion chamber was determined to be 1005 Hz. For a quarter-wave resonator as an acoustic resonator 22 a resonator length of 81.6 mm was determined. The acoustic resonator 22 was then corresponding to the combustion chamber 10 set.

Anschließend wurde die Brennkammer mit einer Frequenz von 1005 Hz, das heißt mit der Eigenfrequenz der zu dämpfenden Eigenmode, angeregt. (In den Diagrammen ist diese Eigenfrequenz f_A jeweils eingezeichnet.)Subsequently, the combustion chamber was excited with a frequency of 1005 Hz, that is, with the natural frequency of the eigenmode to be damped. (In the diagrams, this natural frequency f _A is drawn in each case.)

Es wurde zunächst das Frequenzspektrum gemäß 5(a) ermittelt mit einer ersten Eigenmode 66 der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination direkt unterhalb der Frequenz f_A und einer zweiten Eigenmode 68 der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination direkt oberhalb der Frequenz f_A. Die erste Eigenmode 66 liegt bei einer Eigenfrequenz von 960 Hz und die zweite Eigenmode 68 liegt bei einer Eigenfrequenz von 1066 Hz.It was first the frequency spectrum according to 5 (a) determined with a first eigenmode 66 the output combustor-resonator combination directly below the frequency f _A and a second eigenmode 68 the output combustor-resonator combination directly above the frequency f _A. The first eigenmode 66 is at a natural frequency of 960 Hz and the second eigenmode 68 is at a natural frequency of 1066 Hz.

Wie man aus 5(a) erkennen kann, ist die Intensität der ersten Eigenmode 66 kleiner als die Intensität der zweiten Eigenmode 68.How to get out 5 (a) can recognize, is the intensity of the first eigenmode 66 less than the intensity of the second eigenmode 68 ,

Daraufhin wurde der akustische Resonator so verändert, daß er eine höhere Resonanzfrequenz aufweist. Dies wurde durch eine Längenverkürzung am Resonator auf 80,6 mm erreicht. Mit diesem modifizierten Resonator wurde erneut eine Anregung bei 1005 Hz durchgeführt.thereupon For example, the acoustic resonator has been changed to have a higher resonance frequency. This was due to a length reduction at the Resonator reached at 80.6 mm. With this modified resonator an excitation was again carried out at 1005 Hz.

Das resultierende Frequenzspektrum in 5(b) gezeigt.The resulting frequency spectrum in 5 (b) shown.

In diesem Frequenzspektrum weist die erste Eigenmode 66' eine höhere Intensität auf als die zweite Eigenmode 68'.In this frequency spectrum, the first eigenmode points 66 ' a higher intensity than the second eigenmode 68 ' ,

Davon ausgehend wurde der akustische Resonator 22 neu modifiziert, wobei eine Längeneinstellung auf 81,0 mm durchgeführt wurde. Diese Längeneinstellung wurde durch Intrapolation ausgehend von den Frequenzspektren der 5(a), 5(b) ermittelt; der Abstand der Intensität zwischen den Eigenmoden 66' und 68' ist kleiner als zwischen den Eigenmoden 66 und 68. Die entsprechende Resonatorlänge sollte dabei dichter bei 80,6 mm liegen als bei 81,6 mm.From this, the acoustic resonator became 22 newly modified, with a length adjustment to 81.0 mm was performed. This length adjustment was done by intrapolation from the frequency spectra of the 5 (a) . 5 (b) determined; the distance of the intensity between the eigenmodes 66 ' and 68 ' is smaller than between the eigenmodes 66 and 68 , The corresponding resonator length should be closer to 80.6 mm than 81.6 mm.

Es wurde für diese neue Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination (mit modifiziertem Resonator) erneut das Frequenzspektrum aufgenommen, welches in 5(c) gezeigt ist. Die Eigenmoden 66'' und 68'' weisen näherungsweise die gleiche Intensität und auch die gleiche Halbwertsbreite auf.The frequency spectrum was again recorded for this new (combined resonator) output combustor / resonator combination, which is shown in 5 (c) is shown. The eigenmodes 66 '' and 68 '' have approximately the same intensity and also the same half width.

Durch den so gewählten bzw. eingestellten Resonator läßt sich dann die 1T-Eigenmode wegdämpfen.By the so chosen or set resonator can be then steam away the 1T eigenmode.

In den 6(a), (b), (c) sind Frequenzspektren für die Dämpfung der 2T-Eigenmode (zweite Tangentialmode) gezeigt.In the 6 (a) , (b), (c) frequency spectra for the attenuation of the 2T eigenmode (second tangent mode) are shown.

Es wurde dabei von einer Ausgangs-Brennkammer ausgegangen, an welcher beispielsweise das Meßdiagramm gemäß 5(c) ermittelt wurde.It was assumed that an output combustion chamber, on which, for example, the measurement diagram according to 5 (c) was determined.

Als Eigenfrequenz für die 2T-Eigenmode ergab sich f_A = 1666 Hz. Es wurde dazu eine Resonatorlänge von 47,7 mm ermittelt.The natural frequency for the 2T eigenmode was f _A = 1666 Hz. A resonator length of 47.7 mm was determined for this purpose.

Ausgehend von dieser Resonatorwahl bzw. -einstellung wurde eine Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination gebildet, welche mit der Frequenz von 1666 Hz angeregt wurde. Aus dieser Anregung resultiert das Frequenzspektrum gemäß 6(a).Based on this resonator selection, an output combustor-resonator combination was formed, which was excited at the 1666 Hz frequency. From this excitation results the frequency spectrum according to 6 (a) ,

Man erkennt, daß die erste Eigenmode 70 eine kleinere Intensität aufweist als die zweite Eigenmode 72 (jeweils der Ausgangs-Brennkammer-Resonator-Kombination).It can be seen that the first eigenmode 70 has a smaller intensity than the second eigenmode 72 (each of the output combustor-resonator combination).

Der akustische Resonator 22 wurde dann höher gestimmt, indem dessen Länge verkürzt wurde auf 47,0 mm.The acoustic resonator 22 was then tuned higher by shortening its length to 47.0 mm.

Es wurde erneut eine Anregung mit der Frequenz 1666 Hz durchgeführt. Das resultierende Frequenzspektrum ist in 6(b) gezeigt. Die erste Eigenmode 70' weist weiterhin eine niedrigere Intensität als die zweite Eigenmode 72' auf.An excitation with the frequency 1666 Hz was carried out again. The resulting frequency spectrum is in 6 (b) shown. The first eigenmode 70 ' also has a lower intensity than the second eigenmode 72 ' on.

Daher wurde die Resonatorfrequenz weiter erhöht, indem die Länge erniedrigt wurde auf 46,8 mm. Dieser Wert wurde insbesondere durch Intrapolation bezogen auf den Abstand der Intensitäten der Eigenmoden 72, 70 und 72', 70' ermittelt.Therefore, the resonator frequency was further increased by decreasing the length to 46.8 mm. This value was determined in particular by intrapolation based on the distance between the intensities of the eigenmodes 72 . 70 and 72 ' . 70 ' determined.

Anschließend wurde das Frequenzspektrum neu aufgenommen; dieses ist in 6(c) gezeigt. Wie man sieht, liegen die Eigenmoden 70'' und 72'' annähernd bei der gleichen Intensität. Es wurde dadurch die optimale Resonatoreinstellung zur Wegdämpfung der zwei T-Eigenmode gefunden.Subsequently, the frequency spectrum was taken up again; this one is in 6 (c) shown. As you can see, the eigenmodes lie 70 '' and 72 '' approximately at the same intensity. It was found by the optimal resonator setting for the path damping of the two T-eigenmode.

Das Verfahren läßt sich für weitere Eigenmoden durchführen.The Procedure can be for further Perform eigenmodes.

Es kann auch berücksichtigt werden, daß sich Eigenmoden zeitlich verändern können. Innerhalb einer Brennkammer 10 kann sich die Brennkammertemperatur mit der Zeit verändern. Ebenso kann sich die Temperatur in einem akustischen Resonator 22 mit der Zeit ändern. Dies führt zu einer zeitlichen Änderung in der Schallgeschwindigkeit. Es kann auch die Differenz der Schallgeschwindigkeiten zwischen Brennkammer 10 und akustischem Resonator 22 entstehen. Es ist deshalb beispielsweise möglich, daß innerhalb einer bestimmten Zeit nach der Brennstoffzündung unterschiedliche Resonatorlängen benötigt werden, um eine bestimmte Eigenmode aufgrund einer zeitlich variierenden Eigenfrequenz effektiv dämpfen zu können.It can also be considered that eigenmodes can change over time. Inside a combustion chamber 10 The combustion chamber temperature may change over time. Likewise, the temperature in an acoustic resonator 22 change with time. This leads to a temporal change in the speed of sound. It can also be the difference in sound velocities between the combustion chamber 10 and acoustic resonator 22 arise. It is therefore possible, for example, that within a certain time after fuel ignition different resonator lengths are needed to effectively damp a particular eigenmode due to a time-varying natural frequency can.

Über das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich auch unterschiedliche akustische Resonatoren einstellen bzw. wählen, um die zeitliche Variation von Eigenmoden zu berücksichtigen.About the inventive method It is also possible to set different acoustic resonators or choose to consider the temporal variation of eigenmodes.

Insbesondere ist deshalb eine Mehrzahl von akustischen Resonatoren 22 vorgesehen.In particular, therefore, a plurality of acoustic resonators 22 intended.

Es ist möglich, daß es keine ausgezeichnete optimale Resonatorlänge gibt, bei der die erste Eigenmode und die zweite Eigenmode sowohl gleiche Intensität als auch gleiche Halbwertsbreite aufweisen. In solchen Fällen kann es einen Bereich von Resonatorlängen geben, innerhalb dem man gleiche Intensität erreicht oder gleiche Halbwertsbreite erreicht.It is possible, that it There is no excellent optimal resonator length at which the first Eigenmode and the second eigenmode both equal intensity as well have the same half width. In such cases, there may be an area of resonator lengths within which one reaches the same intensity or the same half width reached.

Claims

Method for adjusting the acoustic properties a combustion chamber in which the combustion chamber with at least one acoustic resonator as a damping element provided with the steps: - Determination of an acoustic Eigenmode of an output combustion chamber; - choice or attitude of the acoustic resonator such that it has a resonance in the range the natural frequency of the eigenmode of the output combustion chamber has; - acoustic Excitation of the output combustion chamber with acoustic resonator as Output combustor-resonator combination and recording of the resulting Frequency spectrum; - Comparison a first eigenmode of the output combustor-resonator combination below the eigenmode of the output combustion chamber and a second eigenmode the output combustor-resonator combination above the eigenmode the output combustion chamber with respect to intensity and / or half width; and - modification of the resonator, if necessary, such that the first eigenmode of the output combustor-resonator combination and the second eigenmode of the output combustor-resonator combination at least approximately the same intensity and / or half width in the frequency spectrum.

Method according to claim 1, characterized in that that after Modification of the resonator excited the output combustor-resonator combination and the frequency spectrum is recorded.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the Resonator modification and subsequent frequency spectrum recording carried out iteratively become.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as first eigenmode of the output combustor-resonator combination the one chosen which is in the natural frequency immediately below the natural frequency the eigenmode of the output combustion chamber is located.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as second eigenmode of the output combustor-resonator combination the one chosen which is in the natural frequency immediately above the natural frequency the eigenmode of the output combustion chamber is located.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Excitation of the output combustor-resonator combination at the natural frequency or in a range around the natural frequency of the eigenmode of the output combustion chamber he follows.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the Excitation of the output combustor-resonator combination broadband he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Determining the eigenmode of the output combustion chamber a theoretical Value for the natural frequency is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Eigenmode the output combustion chamber is determined by measurement.

Method according to claim 9, characterized that the Measurement in a range around a previously theoretically determined value is carried out.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that when the first eigenmode of the output combustor-resonator combination a higher one intensity as the second eigenmode of the output combustor-resonator combination the resonator is modified to have a lower resonant frequency having.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that when the first eigenmode of the output combustor-resonator combination a lower intensity as the second eigenmode of the output combustor-resonator combination has, the resonator is modified so that it has a higher resonant frequency.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Modification of the resonator by modification of at least one geometric parameter takes place.

Method according to claim 13, characterized in that that the geometric dimensions of a Resonatorraums be set.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one resonator is a quarter-wave resonator.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one resonator is a Helmholtz resonator.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a Length of one Resonator space is adjustable.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one resonator has a resonator space, which in conjunction with an interior of the combustion chamber is.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one resonator on an outside of the output combustion chamber is positioned.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that initial Choice or initial Setting the resonator is such that one or more parameters so chosen or set that the resonant frequency of the resonator of the natural frequency of the eigenmode of the output combustion chamber at least approximately equivalent.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a first frequency spectrum is determined, the resonator modified is determined with a modified resonator, a second frequency spectrum and the next resonator modification via intrapolation or extrapolation takes place.

A method according to claim 21, characterized in that a third frequency spectrum with the determined by intrapolation or extrapolation Resonator modification is added.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Combustion chamber at least approximately having rotationally symmetrical interior.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that or the resonators outside an interior of the combustion chamber are arranged.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as End result a defined one or defined resonator is provided.

Method according to claim 25, characterized in that that at the defined chosen or defined resonator set for the output combustor-resonator combination the eigenmode of the output combustion chamber does not occur or is at least strongly damped.

Method according to one of the preceding claims, characterized through an implementation for one Plurality of eigenmodes of the combustion chamber or the output combustion chamber.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Output combustion chamber provided with one or more resonators is.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Combustion chamber are provided with a plurality of resonators.

Method according to claim 29, characterized that the Resonators are arranged on a circumferential line of the combustion chamber.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the setting and / or arrangement of resonators the temporal variability is taken into account by eigenmodes of the combustion chamber-resonator combination.