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rapporti - Deliverable

1.4.1.1-Cartterizzazione del processo di combustione mediante analisi dinamica di segnali di Chemilluminescenza

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1.4.1.1-Cartterizzazione del processo di combustione mediante analisi dinamica di segnali di Chemilluminescenza

Nel rapporto vengono presentati alcuni metodi non lineari per l’analisi dei segnali di pressione e di emissione luminosa (chemiluminescenza) finalizzati alla caratterizzazione e alla diagnostica precoce dei fenomeni di instabilità presenti nei processi di combustione. L’attività si inserisce all’interno di un filone di ricerca iniziato durante la prima fase della RdS e che ha come principale obbiettivo lo studio e la caratterizzazione delle varie fasi del processo di combustione e la messa a punto di tecniche innovative per la diagnostica precoce ed il contenimento delle fasi caratterizzate da una elevata instabilità. Va infatti evidenziato che il processo di combustione all’interno di una camera di combustione coinvolge sia fenomeni termofluidodinamici che fenomeni acustici. L’interazione e l’accoppiamento di questi fenomeni può in molti casi dare origine a delle instabilità termoacustiche (che si manifestano sotto forma di oscillazioni di pressione e di rilascio termico a bassa frequenza ed elevata ampiezza) che danneggiano l’impianto sia da un punto di vista strutturale che delle prestazioni. La parte più innovativa della ricerca riguarda la messa a punto di alcune tecniche di analisi dei segnali già sfruttate per la caratterizzazione di processi fortemente non lineari, quali ad esempio quelli che danno luogo a comportamento caotico, e (almeno alcune) mai utilizzate per lo studio delle dinamiche della combustione. Questi metodi consistono nel cercare delle caratteristiche fisiche, geometriche e topologiche dell’attrattore associato al sistema preso in considerazione (ovvero della curva che descrive il sistema nello spazio delle fasi) che risultino essere invarianti dinamici e consentano pertanto di classificare i diversi stati di un sistema in evoluzione. Sono state prese in considerazione sia quantità di tipo geometrico (come ad esempio la curvatura delle orbite dell’attrattore) sia quantità di tipo topologico (come ad esempio il genus: la differenza fra i buchi presenti in una superficie e il numero di regioni connesse che la costituiscono). Le metodologie proposte sono state applicate a dati (riguardanti la pressione e l’emissione del radicale OH) relativi a prove di combustione effettuate sull’impianto sperimentale TAO (Turbogas ad Accesso Ottico) situato presso l’Area Sperimentale di Livorno e (in un caso) a dati relativi ad una prova effettuata su un tubo di Rijke. I risultati delle analisi sembrano indicare che l’applicazione congiunta delle varie tecniche messe a punto durante la ricerca permetta il riconoscimento della condizione di stabilità o di instabilità in ciascuna fase del processo di combustione. E’ stato inoltre verificato che la previsione dell’instaurarsi di una oscillazione termoacustica risulta possibile solo in alcuni casi. In altri, nonostante i valori analizzati presentino profonde differenze fra la fase stabile e quella instabile, il passaggio fra le due appare improvviso e governato da transizioni stocastiche e l’instabilità può essere individuata solo quando è già in atto.

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