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Metodologie per il progetto delle funzioni per il controllo attivo delle instabilita’ di combustione in un turbogas

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Metodologie per il progetto delle funzioni per il controllo attivo delle instabilita’ di combustione in un turbogas

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 12:48 pm

In questo rapporto viene descritta una metodologia per il progetto di funzioni per il controllo attivo delle instabilità di combustione nei turbogas. Come riferimento si è considerato un sistema di combustione a fiamma premiscelata di tipo anulare con i singoli bruciatori confinati in un contenitore cilindrico (can combustor). Questa metodologia è basata sullo sviluppo di un modello matematico del sistema di combustione e sullo studio del problema di controllo utilizzando le il criterio di Nyquist e la tecnica dell’Assegnamento dei Poli. La fase di costruzione del modello matematico del bruciatore si è articolata come descritto nel seguito. Si è dapprima affrontato lo studio della Gasdinamica del combustore, cioè del comportamento acustico della camera di combustione. Il modello della Gasdinamica così ottenuto, di tipo mono-dimensionale, è in grado di determinare l’andamento temporale e il profilo spaziale delle variabili di interesse (portata, pressione, temperatura, densità, entropia), una volta note la condizione iniziale in cui si trova il combustore e le condizioni al contorno del condotto (can combustor). In seguito si è affrontato lo studio della Termica del combustore, ovvero del comportamento delle variabili termodinamiche in seguito alla presenza di reazioni chimiche e/o flussi di calore, ipotizzando che le onde acustiche eventualmente presenti nella camera di combustione non ne influenzino il comportamento in maniera significativa. Anche nella modellizzazione della Termica si seguono le ipotesi già utilizzate nella costruzione del modello della Gasdinamica, in particolare quella di mono-dimensionalità del condotto. La studio separato dei due modelli ha permesso quindi di capire gli effetti sul sistema determinati singolarmente dai due fenomeni ed ha consentito inoltre di verificare in parte la correttezza dei programmi di simulazione realizzati. In seguito si è proceduto all’accoppiamento in retroazione dei due modelli della Gasdinamica e della Termica verificando così l’instaurarsi del fenomeno dell’instabilità di combustione che si manifesta con l’instaurarsi di oscillazioni acustiche limitate (ciclo limite). Ottenuto un modello di riferimento del bruciatore si è proceduto nello studio del problema del controllo. Le tecniche ritenute più adatte ( Nyquist, assegnamento dei poli ) sono state provate, verificando sempre la robustezza del regolatore ottenuto in dipendenza alle incertezze del modello. Gli algoritmi di controllo progettati sono stati quindi verificati sul modello di riferimento.

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