論文の概要: Dynamical Mode Recognition of Turbulent Flames in a Swirl-stabilized Annular Combustor by a Time-series Learning Approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.13559v1
• Date: Mon, 17 Mar 2025 02:55:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-19 16:29:11.669309
• Title: Dynamical Mode Recognition of Turbulent Flames in a Swirl-stabilized Annular Combustor by a Time-series Learning Approach
• Title（参考訳）: 時系列学習によるスワール安定化環状燃焼器内乱流火炎の動的モード認識
• Authors: Tao Yang, Weiming Xu, Liangliang Xu, Peng Zhang,
• Abstract要約: 本研究では, 環状燃焼系における動的モードを効果的に認識するために, 双方向長短期メモリ変動オートエンコーダBi-LSTM-VAEモデルを提案する。 具体的には、スワール安定化環状燃焼器からの16の圧力信号を利用して、複雑なダイナミクスを低次元の潜在空間にマッピングする。 潜時変動分布の解析により, 広範囲の同値比, 予混合燃料, 空気質量流量に対応するパターンが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.823412530621099
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Thermoacoustic instability in annular combustors, essential to aero engines and modern gas turbines, can severely impair operational stability and efficiency, accurately recognizing and understanding various combustion modes is the prerequisite for understanding and controlling combustion instabilities. However, the high-dimensional spatial-temporal dynamics of turbulent flames typically pose considerable challenges to mode recognition. Based on the bidirectional temporal and nonlinear dimensionality reduction models, this study introduces a two-layer bidirectional long short-term memory variational autoencoder, Bi-LSTM-VAE model, to effectively recognize dynamical modes in annular combustion systems. Specifically, leveraging 16 pressure signals from a swirl-stabilized annular combustor, the model maps complex dynamics into a low-dimensional latent space while preserving temporal dependency and nonlinear behavior features through the recurrent neural network structure. The results show that the novel Bi-LSTM-VAE method enables a clear representation of combustion states in two-dimensional state space. Analysis of latent variable distributions reveals distinct patterns corresponding to a wide range of equivalence ratios and premixed fuel and air mass flow rates, offering novel insights into mode classification and transitions, highlighting this model's potential for deciphering complex thermoacoustic phenomena.
• Abstract（参考訳）: 環状燃焼器の熱音響不安定性は、エアロエンジンや現代のガスタービンに必須であり、運転安定性と効率を著しく損なう可能性があり、様々な燃焼モードを正確に認識し理解することが燃焼不安定性を理解し制御するための必須条件である。 しかし、乱流火炎の高次元時空間ダイナミクスは、一般的にモード認識にかなりの困難をもたらす。 本研究は, 二次元時間・非線形次元減少モデルに基づいて, 環状燃焼系の動的モードを効果的に認識するための2層長短期メモリ変動自動エンコーダ, Bi-LSTM-VAEモデルを提案する。 具体的には、スワール安定化環状燃焼器からの16の圧力信号を利用して、リカレントニューラルネットワーク構造による時間依存性と非線形挙動の特徴を保ちながら、複雑なダイナミクスを低次元潜在空間にマッピングする。 その結果,Bi-LSTM-VAE法は2次元状態空間における燃焼状態の明確な表現を可能にした。 潜時変分分布の解析は、幅広い同値比と予混合燃料と空気の質量流量に対応するパターンを明らかにし、モード分類と遷移に関する新しい洞察を与え、このモデルが複雑な熱音響現象を解読する可能性を強調している。

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