Un nouvel outil peut détecter un précurseur d’instabilité de combustion destructrice du moteur

Un nouvel outil peut détecter un précurseur d'instabilité de combustion destructrice du moteur

Un nouvel outil qui utilise l’apprentissage automatique et une approche basée sur les systèmes dynamiques pour détecter un précurseur des oscillations de combustion dans les moteurs à réaction peut empêcher des dommages mortels à ces moteurs en les empêchant potentiellement. Crédit : dayamay de Pixabay

Les moteurs à combustion existent depuis la fin du 18e siècle, bien qu’ils n’aient gagné en popularité que plus de 50 ans plus tard. Maintenant, ils sont pratiquement omniprésents, alimentant tout, des voitures et des avions aux turbines.

La partie du moteur à combustion dans laquelle le carburant est brûlé (en présence d’oxygène) s’appelle la chambre de combustion. La durée de vie d’une chambre de combustion peut être limitée par un phénomène appelé « oscillations thermoacoustiques de combustion ». Lorsque les oscillations thermoacoustiques deviennent trop importantes ou incontrôlables, elles causent des dommages mortels aux chambres de combustion, ce qui peut avoir d’énormes conséquences financières et humaines.

Détecter les oscillations de combustion et prévenir les dommages est un effort clé dans le domaine de l’ingénierie thermique. Récemment, une équipe de scientifiques japonais, dont Hiroshi Gotoda, Yuhei Shinichi et Naohiro Takeda de l’Université des sciences de Tokyo, ainsi que Seiji Yoshida et Takeshi Shoji de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA), ont développé un outil prometteur pour la détection d’un précurseur d’oscillations thermoacoustiques. L’étude a été mise en ligne le 10 mai 2021 et publiée dans le volume 59 du Journal de l’Institut américain d’aéronautique et d’astronautique le 1er octobre 2021.

« Dans notre étude, nous avons montré que la méthodologie combinant la théorie des systèmes dynamiques et l’apprentissage automatique peut être utile pour détecter les oscillations de combustion prédictives dans les chambres de combustion multisectorielles, telles que celles des moteurs d’avion », explique le professeur Gotoda, qui a dirigé l’étude.

L’équipe a mené des expériences de combustion avec des débits de carburant variables dans une chambre de combustion multisectorielle étagée développée par JAXA.

Les scientifiques ont utilisé les données de ces expériences pour former un algorithme d’apprentissage automatique appelé « machine à vecteurs de support (SVM) ». Le SVM leur a permis de classer la combustion en trois états : oscillations stables, transitoires et de combustion. Les fluctuations de pression dans l’état de transition sont essentielles pour prédire les futures oscillations de combustion. Dans l’état de transition, les fluctuations de pression passent d’une faible amplitude et apériodique à une grande amplitude et périodique. L’amplitude représente la « largeur » ​​de la fluctuation, tandis que la périodicité décrit la répétition de la fluctuation.

« Les résultats de cette étude contribueront grandement au développement d’une méthode pour détecter à l’avance les oscillations de combustion dans les moteurs d’avion », révèle le professeur Gotoda.

Ces découvertes pourraient avoir des conséquences de grande envergure, ouvrant la voie à des prédictions sûres et opportunes des oscillations de combustion, avec le potentiel de sauver des milliards de dollars et des vies humaines.


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Plus d’information:
Yuhei Shinchi et al, Détection précoce des oscillations de combustion thermoacoustique dans une chambre de combustion multisectorielle étagée, Journal de l’AIAA (2021). DOI : 10.2514 / 1.J060268

Fourni par l’Université des sciences de Tokyo

Citation: Un nouvel outil peut détecter un précurseur d’instabilité de combustion destructrice de moteur (2021, 18 novembre) récupéré le 18 novembre 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-11-tool-precursor-engine-destroying-combustion-instability. html

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