DE102006053277A1

DE102006053277A1 - Resonatorvorrichtung und Brennkammervorrichtung

Info

Publication number: DE102006053277A1
Application number: DE102006053277A
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: 2006-11-03
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-11-04
Also published as: DE102006053277B4

Abstract

Es wird eine Resonatorvorrichtung für eine Brennkammer mit einem Brennraum bereitgestellt, umfassend eine Wandung, durch welche ein Resonatorraum gebildet ist, und eine stirnseitige Öffnung zur Verbindung des Resonatorraums mit dem Brennraum, wobei in dem Resonatorraum ein oder mehrere Resonanzbeeinflussungselemente angeordnet sind, welche fluiddurchlässig sind und turbulenzerzeugend sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Resonatorvorrichtung für eine Brennkammer mit einem Brennraum, umfassend eine Wandung, durch welche ein Resonatorraum gebildet ist, und eine stirnseitige Öffnung zur Verbindung des Resonatorraums mit dem Brennraum.
Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkammervorrichtung mit einem Brennraum.
In oder an Brennkammern, 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.
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 erfolgt. 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.
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.
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.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2005 035 085 vom 20. Juli 2005 und der nicht vorveröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 06 117 462.9 vom 19. Juli 2006 des gleichen Anmelders ist ein Verfahren zur Einstellung der akustischen Eigenschaften einer Brennkammer bekannt, bei dem die Brennkammer mit mindestens einem akustischen Resonator als Dämpfungselement versehen wird und 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 verglichen wird.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2005 050 029.3 vom 14. Oktober 2005 des gleichen Anmelders ist eine Resonatorvorrichtung für eine Brennkammer mit einem Brennraum bekannt, welche eine Wandung umfasst, durch welche ein Resonatorraum gebildet ist, wobei der Resonatorraum an einer ersten Stirnseite zur Verbindung mit der Brennkammer mittels einer ersten Öffnung offen ist. Die Wandung weist an einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite eine zweite Öffnung auf.
Untersuchungen zu den Eigenmoden einer zylindrischen Brennkammer sind in dem Artikel "Resonance Frequencies and Damping in Combustion Chambers with Quarter Wave Cavities" von Z. Farago und M. Oschwald, 6th Symposium an Launcher Technologies, November 8th to 11th, 2005, München, beschrieben.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2006 007 711.3 vom 14. Februar 2006 des gleichen Anmelders ist eine Brennkammer mit einem Brennraum und einer Resonatoreinrichtung, welche eine oder mehrere Resonatoren umfasst und zur Einstellung der akustischen Eigenschaften der Brennkammer dient, bekannt. Mindestens ein Resonator ist mit einem Oberton auf eine Eigenmode der Brennkammer abgestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Resonatorvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine effektive Dämpfungswirkung hat.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Resonatorvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Resonatorraum ein oder mehrere Resonanzbeeinflussungselemente angeordnet sind, welche fluiddurchlässig sind und turbulenzerzeugend sind.
Es ist grundsätzlich so, dass eine auf eine zu dämpfende Eigenmode abgestimmte Resonatorvorrichtung einen Frequenzschutzbereich umfasst, wobei Eigenmoden, deren Frequenz in den Frequenzschutzbereich fällt, unterdrückt werden. Dadurch können auch Eigenmoden während Verbrennungsstabilitäten unterdrückt werden, wenn deren entsprechende Eigenfrequenz in den Frequenzschutzbereich fällt. Es ist deshalb grundsätzlich wünschenswert, dass der Frequenzschutzbereich möglichst groß ist.
Es hat sich gezeigt, dass, wenn beispielsweise im Bereich des Anticrossing gearbeitet wird (im Bereich der vermiedenen Kreuzung), wie in der EP 06 117 462.9 beschrieben, der geschützte Frequenzbereich, welcher zwischen der T+-Eigenmode und der T–-Eigenmode liegt, größer ist, je größer das Verhältnis von Resonatorraumdurchmesser zu Brennkammerradius ist. Es hat sich andererseits gezeigt, dass die Dämpfungswirkung einer Resonatorvorrichtung mit Vergrößerung dieses Verhältnisses abnimmt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind in dem Resonatorraum ein oder mehrere Resonanzbeeinflussungselemente angeordnet. Diese führen zu einer Linienverbreiterung der zu unterdrückenden Eigenmode und damit zur höheren Dämpfung. Es hat sich gezeigt, dass solche Resonanzbeeinflussungselemente den Frequenzschutzbereich nicht wesentlich beeinflussen, aber bezogen auf das gleiche Verhältnis von Resonatorraumdurchmesser zu Brennkammerradius eine erhöhte Dämpfungswirkung haben. Durch ein entsprechendes Resonanzbeeinflussungselement wird die Intensität der Eigenmoden reduziert, während der entsprechende Frequenzschutzbereich im Wesentlichen unbeeinflusst ist. Das oder die Resonanzbeeinflussungselemente haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Eigenfrequenzen der Eigenmoden.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich bei effektiver Dämpfung ein großer Frequenzschutzbereich bereitstellen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine geringere Anzahl an Resonatorvorrichtungen an der Brennkammer zu positionieren und dabei eine gleiche oder bessere Dämpfungswirkung zu erhalten.
Insbesondere sind in dem Resonatorraum ein oder mehrere Gitter und/oder poröse Strukturen als Resonanzbeeinflussungselemente angeordnet. Durch ein Gitter oder eine poröse Struktur kann Fluid durchströmen. Dadurch ist eine akustische Kopplung zwischen der Resonatorvorrichtung und dem Brennraum erreicht. Durch die Durchströmung wird das Fluid zur Turbulenzen angeregt.
Insbesondere ist eine poröse Struktur offenporös. Es hat sich gezeigt, dass beispielsweise ein nicht offenporöses Schaummaterial zu einer akustischen Abkopplung der Resonatorvorrichtung von dem Brennraum führt.
Grundsätzlich kann die Anordnung des oder der Resonanzbeeinflussungselemente beliebig sein. Es hat sich bei Versuchen der stärkste quantitative Effekt ergeben, wenn das oder die Resonanzbeeinflussungselemente an oder in der Nähe der stirnseitigen Öffnung angeordnet sind.
Es ist grundsätzlich möglich, dass sich das oder die Resonanzbeeinflussungselemente über einen Teilquerschnitt oder über den Gesamtquerschnitt des Resonatorraums erstrecken. Der letztere Fall hat sich als günstig erwiesen, um eine hohe Dämpfungswirkung zu erzielen.
Es ist möglich, dass das oder die Resonanzbeeinflussungselemente den Resonatorraum ganz oder teilweise ausfüllen.
Vorteilhaft ist es, wenn das oder die Resonanzbeeinflussungselemente aus einem metallischen oder keramischen Material hergestellt sind. Dadurch lässt sich ein temperaturbeständiges Resonanzbeeinflussungselement realisieren, welches auch bei einem Verbrennungsbetrieb der Brennkammer nicht beschädigt wird.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn ein Resonanzbeeinflussungselement eine poröse Struktur aus einem Fasermaterial umfasst, wobei die Faserdichte im Bereich zwischen 5 mg/cm³ und 300 mg/cm³ liegt und insbesondere im Bereich zwischen 10 mg/cm³ und 200 mg/cm³ liegt.
Bei einer alternativen Ausführungsform wurde als Resonanzbeeinflussungselement ein Gitter und insbesondere flaches Gitter verwendet, wobei die Maschenzahl im Bereich zwischen 300 1/cm² und 6000 1/cm² und insbesondere im Bereich zwischen 400 1/cm² und 5000 1/cm² liegt. Es hat sich bei unwesentlicher Beeinflussung des Frequenzschutzbereich eine effektive Dämpfung auch bei größerem Resonatorraumdurchmesser erreichen lassen.
Die Resonatorvorrichtung ist beispielsweise als λ/4-Resonator oder als Helmholtz-Resonator ausgebildet.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammervorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche auf einfache Weise ausgebildet ist und bei welcher eine effektive Dämpfung von Eigenmoden erreicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine erfindungsgemäße Resonatorvorrichtung mit dem Brennraum verbunden ist, wobei die mindestens eine Resonatorvorrichtung über die stirnseitige Öffnung mit dem Brennraum verbunden ist.
Günstig ist es, wenn eine erste Resonatorvorrichtung und eine zweite Resonatorvorrichtung vorgesehen sind, wobei die zweite Resonatorvorrichtung zu der ersten Resonatorvorrichtung mindestens näherungsweise in einem Winkel
bezogen auf eine Brennraumachse angeordnet ist, wobei i eine ungerade natürliche Zahl und n die Ordnungszahl der Tangentialmode oder Tangentialbeteiligung der Kombinationsmode ist.
Es hat sich gezeigt, dass durch diese Anordnung sich Tangentialmoden oder Kombinationsmoden mit Tangentialbeteiligung auf effektive Weise unter Minimierung der Anzahl der Resonatorvorrichtungen dämpfen lassen. Jede Tangentialmode der Brennkammer tritt in einer Doppelversion auf. Diese Doppelversionen sind miteinander gekoppelt, da der Druckknoten einer Mode der Geschwindigkeitsknoten der anderen Mode ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Resonatorvorrichtungen lassen sich alle Tangentialmoden der Ordnung n effektiv dämpfen. Beispielsweise lassen sich σ-Moden und π-Moden effektiv dämpfen.
Zur Dämpfung einer bestimmten Tangentialmode der Brennkammer mit einer bestimmten Eigenfrequenz reichen grundsätzlich zwei Resonatorvorrichtungen aus, die in dem Winkel α zueinander angeordnet sind. Die Resonatorvorrichtungen können dabei auf die Grundmode oder einen Oberton der entsprechenden Tangentialmode abgestimmt sein.
Wenn weitere Tangentialmoden gedämpft werden sollen, dann sollten diese in dem entsprechenden Winkel α zueinander angeordnet werden.
Die Resonatorvorrichtungen sind insbesondere als λ/4-Resonatoren oder Helmholtz-Resonatoren ausgebildet. Solche Resonatoren lassen sich auf einfache Weise herstellen und an der Brennkammer fixieren.
Insbesondere weisen die Resonatorvorrichtungen jeweils eine Wandung auf, welche einen Resonatorraum begrenzen, wobei der Resonatorraum über eine Öffnung mit dem Brennraum verbunden ist. Dadurch ist eine Ankopplung des Brennraums an dem entsprechenden Resonatorraum einer Resonatorvorrichtung auf einfache Weise möglich.
Insbesondere ist eine Längsachse des jeweiligen Resonatorraums quer zu der Brennraumachse orientiert. Vorzugsweise steht die Längsachse des jeweiligen Resonatorraums senkrecht zu der Brennraumachse. Dadurch lässt sich eine große Anzahl von Resonatorvorrichtungen an der Brennkammer anordnen.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Resonatorraum der ersten Resonatorvorrichtung und der zweiten Resonatorvorrichtung im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen. Eine solche Brennkammervorrichtung lässt sich auf einfache Weise realisieren.
Es ist auch möglich, dass ein Resonatorraum der ersten Resonatorvorrichtung und der zweiten Resonatorvorrichtung sich in ihrer Länge unterscheiden, wobei der Längenunterschied kleiner als der halbe Durchmesser des Resonatorraums. Bei einer solchen Ausbildung erhält man unter Umständen eine stärkere Dämpfungswirkung.
Günstig ist es, wenn die Resonatorräume der Resonatorvorrichtung im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Dadurch lässt sich die Brennkammervorrichtung auf einfache Weise herstellen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Resonatorvorrichtung an einem ersten Sektorbereich der Brennkammer und die zweite Resonatorvorrichtung an einem zweiten Sektorbereich der Brennkammer angeordnet sind. An dem ersten Sektorbereich und entsprechend an dem zweiten Sektorbereich lassen sich auch mehrere Resonatorvorrichtungen positionieren, um beispielsweise eine Variation der Schallgeschwindigkeit im Brennraum berücksichtigen zu können.
Insbesondere sind an dem ersten Sektorbereich und an dem zweiten Sektorbereich mehrere Resonatorvorrichtungen mit unterschiedlichen Längen jeweiliger Resonatorräume angeordnet. Über die unterschiedlichen Längen können unterschiedliche Tangentialmodenausbildungen gedämpft werden. Die unterschiedlichen Tangentialmodenausbildung ist beispielsweise auf transiente Vorgänge zurückzuführen, bei denen die Schallgeschwindigkeit in der Brennkammer variiert.
Beispielsweise ist es günstig, wenn eine Länge L_k _+i eines Resonatorraums einer Resonatorvorrichtung k+1 bestimmt ist durch
wobei d ein Durchmesser des Resonatorraums ist und a eine dimensionslose Zahl. Durch entsprechende Längenabstufung der Resonatorvorrichtung erhält man eine effektive Dämpfungswirkung pro Tangentialmode beispielsweise auch bei Verbrennungsstabilitäten.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die dimensionslose Zahl a im Bereich zwischen 0,1 und 1,2 liegt und insbesondere im Bereich zwischen 0,3 und 0,7 liegt. Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn a bei ungefähr 0,5 liegt.
Die Länge L₀ ist dadurch bestimmt, dass die Eigenfrequenz der entsprechenden Resonatorvorrichtung der Eigenfrequenz der entsprechenden Tangentialmode der Brennkammer ohne Resonatorvorrichtung entspricht.
Bei einem λ/4-Resonator ist L₀ beispielsweise gegeben durch
wobei r ein Brennkammerradius, c_R die Schallgeschwindigkeit im Resonatorraum der Resonatorvorrichtung, c_B die Schallgeschwindigkeit im Brennraum, l die Ordnungszahl der Eigenmode der Resonatorvorrichtung mit l = 1, 2, 3,... und α_n,m Eigenwerte der Sesselfunktionen sind mit m = 1, 2, 3,... und n = 0, 1, 2,...
Insbesondere ist der Winkelabstand zwischen einer Längsachse der Resonatorvorrichtung k+1 und einer Längsachse der Resonatorvorrichtung k kleiner als der zweifache Durchmesser eines Resonatorraums, um eine effektive Dämpfungswirkung erzielen zu können.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn eine Resonatorvorrichtung an dem ersten Sektorbereich angeordnet ist, welche auf eine Resonanzfrequenz f_max + (f_max – f_min)/8 abgestimmt ist, wobei f_min die kleinste Resonanzfrequenz einer zu unterdrückenden Mode der Brennkammer ist und f_max die größte Resonanzfrequenz einer zu unterdrückenden Mode der Brennkammer ist. Dadurch erhält man bei der Resonanzfrequenz f_max dieselbe Modenunterdrückung, als wenn alle Resonatorvorrichtungen die gleiche Länge aufweisen würden, die der augenblicklichen Resonanzfrequenz entspräche.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn eine Resonatorvorrichtung an dem ersten Sektorbereich angeordnet ist, auf eine Resonanzfrequenz f_min – (f_max – f_min)/8 abgestimmt ist, wobei f_min die kleinste Resonanzfrequenz einer zu unterdrückenden Mode der Brennkammer ist und f_max die größte Resonanzfrequenz einer zu unterdrückenden Mode der Brennkammer ist.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Anzahl der an dem ersten Sektorbereich angeordneten Resonatorvorrichtungen mindestens ungefähr (L_max – L_min)/a ist, wobei L_max die Länge eines Resonatorraums der Resonatorvorrichtung mit größter Länge ist und L_min die Länge des Resonatorraums der Resonatorvorrichtung mit der kleinsten Länge ist und a zwischen 0,1 und 1,2 liegt. Dadurch erhält man bei den Resonanzfrequenzen f_max und f_min dieselbe Modenunterdrückung.
Es kann vorgesehen sein, dass Resonatorvorrichtungen an dem ersten Sektorbereich und/oder zweiten Sektorbereich axial beabstandet angeordnet sind.
Dadurch lassen sich Resonatorvorrichtungen mit kleinem Winkelabstand an einem entsprechenden Sektorbereich positionieren.
Günstig ist es, wenn der erste Sektorbereich und/oder der zweite Sektorbereich, an welchem längenabgestufte Resonatorvorrichtungen angeordnet sind, sich über einen Winkelbereich kleiner als 90°/(2n) beschränkt. Beispielsweise sind in vier Sektoren sechs Resonatorvorrichtungen pro Sektor angeordnet. Der Winkelbereich eines Sektors liegt bei 15°.
Es ist möglich, dass der erste Sektorbereich und/oder der zweite Sektorbereich Teilbereiche aufweist, welcher um einen Winkel 2α beanstandet sind. Dadurch lassen sich die Winkelabstände von Resonatorvorrichtungen an einem Sektorbereich klein halten. Beispielsweise ist die eine Hälfte der Resonatorvorrichtung in einem Sektorbereich in einem ersten Teilbereich angeordnet und die andere Hälfte in dem zweiten Teilbereich.
Insbesondere sind an unterschiedlichen Stellen der Brennkammer unterschiedliche Resonatoren zur Unterdrückung unterschiedlicher Tangentialmoden oder Kombinationsmoden mit unterschiedlicher Tangentialbeteiligung angeordnet. Wenn die oben genannte Winkelbedingung erfüllt ist, dann lässt sich die Anzahl der Resonatorvorrichtungen minimieren.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die erste Resonatorvorrichtung auf den ersten Oberton der ersten Tangentialmode abgestimmt, die zweite Resonatorvorrichtung in einem Winkel von 90° zu der ersten Resonatorvorrichtung angeordnet und auf die erste Tangentialmode abgestimmt, eine dritte Resonatorvorrichtung in einem Winkel von 45° angeordnet und auf die zweite Tangentialmode abgestimmt, und eine vierte Resonatorvorrichtung ist in einem Winkel von 30° angeordnet und auf die dritte Tangentialmode abgestimmt. Da der erste Oberton der ersten Tangentialmode mit dem zweiten Oberton der zweiten Tangentialmode und dem dritten Oberton der dritten Tangentialmode übereinstimmt, lässt sich bei dieser Anordnung mit nur vier Resonatoren sowohl die erste Tangentialmode als auch die zweite Tangentialmode als auch die dritte Tangentialmode effektiv dämpfen und zwar sowohl für σ-Moden als auch π-Moden.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkammervorrichtung mit an einer Brennkammer angeordneten Resonatorvorrichtungen (Stand der Technik);
2 eine Draufsicht auf die Brennkammervorrichtung gemäß 1 (Stand der Technik);
3 eine Teilschnittdarstellung einer Brennkammervorrichtung mit Resonatorvorrichtungen;
4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung in Draufsicht;
5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung in Draufsicht;
6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung in Seitenansicht;
7 eine schematische Darstellung eines Messanordnung zur Bestimmung der Amplitudenverteilung an einer Brennkammer;
8 eine gemessene Amplitudenverteilung für einen Winkel γ von 315° für eine erfindungsgemäße Anordnung mit zwei in einem Winkel von 90° angeordneten Resonatorvorrichtungen;
9 eine schematische Darstellung einer weiteren Messanordnung;
10 Schnittansichten für Ausführungsbeispiele von Resonatorvorrichtungen;
11 für ein Ausführungsbeispiel einer Brennkammervorrichtung die Abhängigkeit der Eigenfrequenzen der 1T+-Eigenmode und 1T–-Eigenmode beim 1T-Anticrossing in Abhängigkeit von einem Resonatorraumdurchmesser bezogen auf einen Brennraumradius für einen λ/4-Resonator;
12 die Intensitätsreduktion für die entsprechenden Eigenmoden;
13 den Frequenzverlauf einer 1T+-Eigenmode und 1T–-Eigenmode beim 1T-Anticrossing für einen bestimmten Resonatorraumdurchmesser (d/r = 0,18) als Funktion der Maschenzahl M eines an der Resonatorvorrichtung angeordneten Gitters;
14 die Identitätsreduktion, wenn die Resonatorvorrichtung mit einem Gitter der Maschenzahl M versehen ist;
15 den Frequenzverlauf der 1T+-Eigenmode und 1T–-Eigenmode beim 1T-Anticrossing für einen bestimmten Resonatorraumdurchmesser (d/r = 0,18) als Funktion der Länge Lp einer porösen Struktur, welche an der Resonatorvorrichtung angeordnet ist; und
16 die entsprechende Intensitätsreduktion.
Ein Ausführungsbeispiel einer Brennkammervorrichtung, welche in 1 schematisch gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine Brennkammer 11 mit einer Brennkammerwand 12 und einem Innenraum als Brennraum 14. Der Brennraum 14 ist üblicherweise rotationssymmetrisch um eine Brennraumachse 16 ausgebildet.
Die Brennkammer 11 weist ein Ende 18 auf, an welchem eine Einblaseinrichtung zum Einblasen von Brennstoff und Oxidator angeordnet ist (in 1 nicht gezeigt). Das Ende 18 liegt an einem zylindrischen Bereich 19, auf welchen ein eingeschnürter Halsbereich 20 folgt.
Brenngase treten aus der Brennkammer 11 über den Halsbereich 20 aus.
Eine Brennkammer 11 weist akustische Eigenmoden auf. Kenntnis und Einstellung der akustischen Eigenschaften einer Brennkammer 11 kann für Verbrennungsvorgänge wichtig sein. Teilvorgänge der Verbrennung eines Treibstoffs in der Brennkammer 11 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 11 zur Schwingung anregt, können in der Brennkammer 11 aufgrund akustischer Kopplung starke Druckpulsationen entstehen, die wiederum zu einer Beschädigung der Brennkammer 11 führen können bzw. zu Störungen der Verbrennung führen können.
Durch gezielte Einstellung der akustischen Eigenschaften der Brennkammer 11 über eine Resonatoreinrichtung 21 kann man die geschilderten Probleme vermeiden.
An der Brennkammer 11 sind ein oder mehrere akustische Resonatorvorrichtungen 22 als Dämpfungselemente angeordnet. Wenn eine solche akustische Resonatorvorrichtung 22 (oder eine Mehrzahl von akustischen Resonatorvorrichtungen 22) mit einer akustischen Eigenmode der Brennkammer 11 koppelt (das heißt in Resonanz steht), dann kann bei geeigneter Wahl die Eigenmode in einen Frequenzbereich geschoben werden, in dem sie für den Verbrennungsvorgang nicht mehr störend ist, bzw. gedämpft werden und im Idealfall weitgehend unterdrückt werden.
Es ist beispielsweise bekannt, dass ein Ringflansch 24 an einer Außenseite 26 der Brennkammer 11 fixiert ist, an welchem sich akustische Resonatorvorrichtungen 22 insbesondere um eine Umfangslinie an der Außenseite 26 der Brennkammer 11 positionieren lassen (vorzugsweise auf der gleichen Höhe). Der Abstand der Resonatorvorrichtungen 22 (längs der Brennraumachse 16) zu dem Halsbereich 20 ist vorzugsweise größer als der Durchmesser 2r des Brennraums 14.
Eine akustische Resonatorvorrichtung 22 weist dabei einen Resonatorraum 28 (Resonanzraum) auf, welcher über eine Öffnung 29 in Verbindung mit dem Brennraum 14 der Brennkammer 11 steht (3, 10).
Zur akustischen Untersuchung der Brennkammer 11 erfolgt eine akustische Anregung der Brennkammer 11 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.
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 11 ermittelbar ist.
Als akustische Resonatorvorrichtung lässt sich beispielsweise ein Lambda-Viertel-Resonator 42 einsetzen (10). Dieser umfasst eine zylindrische Röhre 44, in welcher der zylindrische Resonatorraum 28 gebildet ist. Die Röhre 44 mündet über ein offenes Ende 46 in den Brennraum 14 der Brennkammer 11. Die Röhre 44 ist quer und insbesondere senkrecht zu der Brennraumachse 16 orientiert und mindestens teilweise radial ausgerichtet.
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 verschieblich sein, so dass die Länge L des Resonatorraums 28 zwischen dem Ende 46 und dem Ende 48 variabel einstellbar ist.
Ein weiteres Beispiel für eine akustische Resonatorvorrichtung ist ein Helmholtz-Resonator, welcher in 10 schematisch gezeigt und dort mit 52 bezeichnet ist. Ein Helmholtz-Resonator umfasst einen rotationssymmetrischen Resonatorraum 54, welcher beispielsweise teilweise in einer Röhre 56 gebildet ist. Die Röhre 56 ist über einen Hals 58 mit dem Innenraum 14 der Brennkammer 11 verbunden. Ein Innenraum 60 im Hals 58 ist auch Teil des Resonatorraums 54. Der Resonatorraum ist über eine Wand 62 geschlossen.
Der Hals 58 weist eine kleinere Querschnittsfläche als die Röhre 56 auf.
Durch gezielte Wahl bzw. Einstellung von einer oder mehreren akustischen Resonatorvorrichtungen 22 lassen sich die akustischen Eigenschaften der Brennkammer 11 einstellen. Die Einstellung erfolgt insbesondere derart, dass für pulsierende Vorgänge bei der Verbrennung in der Brennkammer 11 keine Kopplung mit Eigenmoden der Brennkammer 11 erfolgen kann.
Die Eigenmoden der Brennkammer 11 (ohne akustische Resonatorvorrichtungen 22) und die entsprechenden Eigenfrequenzen hängen von der geometrischen Form der Brennkammer 11 ab. Für eine ideale zylindrische Brennkammer 11 sind die Eigenfunktionen beispielsweise zylindrische Sesselfunktionen.
Bei einer rotationssymmetrischen Brennkammer 11 mit Zylindergeometrie existieren als Eigenmoden transverse Moden und Längsmoden (Axialmoden). Die Längsmoden tragen üblicherweise die Bezeichnung nL wie 1L, 2L usw. Die transversen Moden umfassen Radialmoden (R-Moden) und Tangentialmoden (T-Moden). Die Radialmoden werden üblicherweise mit der Bezeichnung nR wie 1R, 2R usw. versehen und die tangentialen Moden mit der Bezeichnung nT wie 1T, 2T usw.
Wenn der zylindrische Bereich 19 der Brennkammer 11 eine genügend große Höhe aufweist im Vergleich zu dem Halsbereich 20, dann sind auch hier die Eigenfunktionen in guter Näherung Sesselfunktionen. Auch die Öffnungen 46 zu Resonatorvorrichtungen 22 haben einen relativ geringen Einfluss.
Die Eigenfrequenzen der Brennkammer 11 für die transversen (radialen und tangentialen) Eigenschwingungen sind in guter Näherung durch die Gleichung

m = 1, 2, 3,...
n = 0, 1, 2, 3,...

_n,m

_B

14

_B

Die Eigenfrequenz eines Lambda-Viertel-Resonators ist
mit der Resonatorlänge L und der Schallgeschwindigkeit c_R im Resonator. l ist die Ordnungszahl der Eigenmoden des Lambda-Viertel-Resonators, wobei l = 1 dem Grundton entspricht, l = 2 ist der erste Oberton, l = 3 ist der zweite Oberton usw.; c_R kann veränderlich sein.
Die Anzahl der Resonatorvorrichtungen 22, die an der Brennkammer 11 positionierbar sind, ist begrenzt. Wenn S als Abstand zwischen benachbarten Resonatorvorrichtungen (einschließlich Resonatorwand) angesetzt wird (3), dann ergibt sich die mögliche Anzahl der Resonatorvorrichtungen 22, die um eine Umfangslinie der Brennkammer 11 angeordnet werden können, als 2rπ (S + d). Bei einem Brennkammerdurchmesser von 2r = 220 mm, einem Resonatordurchmesser von d = 9 mm und bei einem Abstand S = 5,4 mm ist die Anzahl der maximalen Resonatorvorrichtungen ca. 50. Eine größere Anzahl von Resonatorvorrichtungen kann nur durch Verkleinerung des Resonatordurchmessers d und/oder von S erreicht werden. Eine Verkleinerung von d resultiert in einer Verkleinerung des wirksamen Frequenzbereichs, wie weiter unten noch erläutert wird. Eine Verkleinerung von S führt zu konstruktiven Schwierigkeiten.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine erste Resonatorvorrichtung 64 an der Brennkammer 11 angeordnet ist und eine zweite Resonatorvorrichtung 66 in einem Winkel (mindestens näherungsweise)
dann angeordnet ist. i = 1, 3, 5,... ist dabei eine ungerade Zahl und n ist die Ordnungszahl der zu unterdrückenden Tangentialmode oder die Ordnungszahl der Tangentialbeteiligung einer Kompensationsmode; der Winkel α ist auf die Brennraumachse 16 bezogen.
Wenn beispielsweise die erste Tangentialmode 1T zu unterdrücken ist, dann sind die erste Resonatorvorrichtung 64 und die zweite Resonatorvorrichtung 66 in einem Winkel von 90° bezogen auf die Brennraumachse 16 zueinander angeordnet. (Dieser Winkel kann auch bei 270° liegen.) Wenn die zweite Tangentialmode 2T zu unterdrücken ist, dann liegen die erste Resonatorvorrichtung 64' und die zweite Resonatorvorrichtung 66' um 45° auseinander. (Sie können auch um 135° oder 225° oder 315° auseinander liegen.)
Wenn die dritte Tangentialmode 3T zu unterdrücken ist, dann liegen die erste Resonatorvorrichtung 64'' und die zweite Resonatorvorrichtung 66'' um 30° auseinander. Sie können auch um 90°, 150°, 210°, 270° oder 330° auseinander liegen.
Die erste Resonatorvorrichtung 64 bzw. 64' bzw. 64'' und die zweite Resonatorvorrichtung 66 bzw. 66' bzw. 66'' weisen bevorzugterweise einen Resonatorraum (Resonatorraum 28 oder Resonatorraum 54) mit der gleichen Länge L auf.
Es ist auch möglich, dass sich die Länge des Resonatorraums der ersten Resonatorvorrichtung 64 bzw. 64' bzw. 64'' und der zweiten Resonatorvorrichtung 66 bzw. 66' bzw. 66'' um höchstens ungefähr 0,5 × d mit dem Resonatorraumdurchmesser d unterscheiden. Es hat sich gezeigt, dass ein geringfügiger Längenunterschied der zusammengehörigen ersten Resonatorvorrichtung und der zweiten Resonatorvorrichtung die Modenunterdrückung um bis 3 dB verstärken kann.
In dem Brennraum 14 können sich bei den Tangentialmoden stehende Wellen ausbilden, welche unterschiedliche Charakteristika haben. Jede Tangentialmode tritt in Doppelausführung auf. Diese Doppelversionen sind miteinander gekoppelt, da der Druckknoten der einen Mode der Geschwindigkeitsknoten der anderen ist. Beispielsweise gibt es σ-Moden und π-Moden. Durch die Anordnung der ersten Resonatorvorrichtung 64 und der zweiten Resonatorvorrichtung 66 in dem Winkel α lassen sich effektiv sowohl die σ-Moden als auch die π-Moden der entsprechenden Tangentialmode unterdrücken.
Die erste Resonatorvorrichtung 64 ist an einem ersten Sektorbereich 68 und die zweite Resonatorvorrichtung ist an einem zweiten Sektorbereich 70 der Brennkammer 11 angeordnet. (Entsprechend ist die erste Resonatorvorrichtung 64' an einem ersten Sektorbereich 68' und die zweite Resonatorvorrichtung an einem Sektorbereich 70' der Brennkammer 11 angeordnet. Die erste Resonatorvorrichtung 64'' ist an einem ersten Sektorbereich 68'' und die zweite Resonatorvorrichtung 66'' an einem zweiten Sektorbereich 70'' der Brennkammer 11 angeordnet.) Die erste Resonatorvorrichtung 64 und die zugehörige zweite Resonatorvorrichtung 66 (bzw. das Paar 64', 66' oder das Paar 64'', 66'') sind auf eine bestimmte Tangentialmode der Brennkammer 11 ausgerichtet. Diese Tangentialmode kann beispielsweise bei Variation der Schallgeschwindigkeit unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen. Um auch diese modifizierten Tangentialmoden dämpfen zu können, ist es vorteilhaft, wenn an dem jeweiligen ersten Sektorbereich 68 und dem zweiten Sektorbereich 70 eine Mehrzahl von Resonatorvorrichtungen mit unterschiedlichen Resonatorraumlängen L angeordnet sind. Entsprechend ist an dem ersten Sektorbereich 68 eine erste Gruppe 72 an Resonatorvorrichtungen angeordnet und an dem zweiten Sektorbereich 70 eine zweite Gruppe 74 an Resonatorvorrichtungen. (An dem ersten Sektorbereich 68' ist eine erste Gruppe 72' angeordnet und an dem zweiten Sektorbereich 70' ist eine zweite Gruppe 74' angeordnet. An dem ersten Sektorbereich 68'' ist eine erste Gruppe 72'' und an dem zweiten Sektorbereich 70'' eine zweite Gruppe 74'' angeordnet.) Durch die unterschiedlichen Längen kann man beispielsweise auch transiente Vorgänge effektiv erfassen.
Es ist vorgesehen, um eine Verbrennungsstabilität in dem Brennraum 14 für einen weiten Schallgeschwindigkeitsbereich zu erreichen, dass die Resonatorvorrichtungen, welche pro Tangentialmode von einer Gruppe Resonatorvorrichtungen umfasst werden, in ihren Längen abgestuft sind. Die Längenabstufung erfolgt beispielsweise gemäß:
L_k+1 ist die Länge des Resonatorraums der Resonatorvorrichtung k+1 der entsprechenden Gruppe. d ist der Durchmesser des entsprechenden Resonatorraums und n ist die Ordnungszahl der entsprechenden Tangentialmode. a ist eine dimensionslose Zahl, die zwischen 0,1 und 1,2 und insbesondere zwischen 0,3 und 0,7 liegt. Besonders gute Ergebnisse haben sich erzielen lassen, wenn a bei ca. 0,5 liegt.
L₀ ist eine Grundlänge der Resonatorvorrichtung. Sie ist dadurch bestimmt, dass die Eigenfrequenz der entsprechenden Tangentialmode der Brennkammer 11 ohne Resonatorvorrichtung der Eigenfrequenz der Resonatorvorrichtung entspricht. Beispielsweise ist L₀ bei einem λ/4-Resonator bestimmt durch
Die Längenabstufung in zugehörigen Gruppen 72, 74 bzw. 72', 74' bzw. 72'', 74'' ist dabei die gleiche. Insbesondere ist jedem Resonator einer Gruppe ein Resonator der gleichen Länge in der zugehörigen Gruppe zugeordnet.
Innerhalb der jeweiligen Gruppe 72, 72', 72'' (und damit auch in der Gruppe 74, 74', 74'') ist der Abstand zwischen benachbarten Resonatorvorrichtungen k+1 und k bevorzugterweise möglichst klein. Vorzugsweise ist er auch kleiner als ein doppelter Durchmesser des Resonatorraums der Resonatorvorrichtungen.
Es ist ferner günstig, wenn eine Gruppe eine Resonatorvorrichtung aufweist, welche auf die minimale Resonanzfrequenz der zu unterdrückenden Tangentialmode ausgelegt ist und eine Resonatorvorrichtung aufweist, welche auf die maximale Resonanzfrequenz der zu unterdrückenden Tangentialmode ausgerichtet ist. Insbesondere soll ein Frequenzbereich zwischen der minimalen Frequenz f_min und der maximalen Frequenz f_max unterdrückt werden. Es ist dann günstig, wenn eine Resonatorvorrichtung mit ihrer Länge ausgelegt ist auf die Frequenz f_max + (f_max – f_min)/8 und eine weitere Resonatorvorrichtung ausgelegt ist auf die Frequenz f_min – (f_max – f_min)/8. Die Anzahl der nebeneinander angeordneten Resonatoren mit abgestuften Längen ergibt sich dann zu N = (L_max – L_min)/(ad).
Bei diesen Einstellungen erhält man bei der maximalen Resonanzfrequenz f_max und bei der minimalen Resonanzfrequenz f_min dieselbe Modenunterdrückung, als wenn alle Resonatorvorrichtungen die gleiche Länge aufweisen, die der augenblicklichen Resonanzfrequenz entspräche.
Wenn mehrere Resonatorvorrichtungen mit entsprechender Winkelanordnung an der Brennkammer 11 angeordnet sind und die Länge der Resonatorräume aller Resonatorvorrichtungen gleich ist (dies entspricht a = 0), dann ist die Modenunterdrückung genauso groß, als wenn nur eine Resonatorvorrichtung mit der gleichen Resonatorraumlänge angekoppelt wäre. Der Frequenzbereich der Schutzwirkung zur Modenunterdrückung erhöht sich mit steigender Anzahl der Resonatorvorrichtungen etwas geringfügiger, als wenn der Durchmesser dieser einzigen Resonatorvorrichtung so vergrößert wäre, dass die Fläche der Resonatorvorrichtung mit erhöhtem Durchmesser der Summe der Fläche aller Resonatorvorrichtungen mit dem ursprünglichen Durchmesser entspräche. Es hat sich gezeigt, dass, wenn zusätzlich zu der ersten Resonatorvorrichtung 64 und der zweiten Resonatorvorrichtung 66 eine dritte Resonatorvorrichtung gleicher Länge in einem "falschen" Winkel angeschlossen wird, sich die Modenunterdrückung verschlechtert. Wenn dann eine vierte Resonatorvorrichtung gleicher Länge an das System angeschlossen wird, wird der Winkel zwischen der dritten Resonatorvorrichtung und der vierten Resonatorvorrichtung der oben genannten Gleichung mit i = 1, 3, 5,.. entspricht, dann wird die entsprechende Tangentialmode wieder optimal unterdrückt.
Der erste Sektorbereich 68 und der zweite Sektorbereich 70 können mehrteilig ausgebildet sein. Dies ist in 5 angedeutet. Der erste Sektorbereich 68 umfasst dabei Teilsektoren 76a, 76b und der zweite Sektorbereich 70 umfasst Teilsektoren 78a, 78b. Die Teilsektoren 76a, 76b unterscheiden sich dabei um ein geradzahliges Vielfaches des Winkels α. Entsprechend unterscheiden sich die Teilsektoren 78a, 78b um ein geradzahliges Vielfaches des Winkels α bezogen auf die Brennraumachse 16. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit α = 90° liegen die Teilsektoren 76a und 76b um 180° auseinander. Entsprechend liegen die Teilsektoren 78a und 78b um 180° auseinander. Durch diese Ausbildung kann der Winkelbereich, in dem Resonatorvorrichtungen an einem Sektorbereich angeordnet sind, klein gehalten werden. Beispielsweise kann die Hälfte der Resonatorvorrichtungen in dem Teilsektor 76a und 78a und die andere Hälfte der Resonatorvorrichtungen in dem Teilsektor 76b und 78b angeordnet werden.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass Resonatorvorrichtungen, wie in 6 gezeigt, in einem jeweiligen Sektorbereich axial (das heißt parallel zur Brennraumachse 16) versetzt sind. Die Axialverschiebung ist dabei bevorzugterweise möglichst klein.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, dass einander zugeordnete Resonatorvorrichtungen auf den Grundton abgestimmt sind, dass eine Resonatorvorrichtung auf einen Grundton und die andere Resonatorvorrichtung auf einen Oberton oder dass beide Resonatorvorrichtungen auf einen Oberton abgestimmt sind, wobei die Obertöne auch unterschiedlich sein können.
Für die Unterdrückung von Radialmoden ist bei gegebener Schallgeschwindigkeit eine einzige Resonatorvorrichtung ausreichend.
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel sind vier Resonatorvorrichtungen an der Brennkammer 11 angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich die ersten drei Tangentialmoden 1T, 2T und 3T effektiv unterdrücken. Dazu ist eine erste Resonatorvorrichtung auf den ersten Oberton der ersten Tangentialmode abgestimmt. Der erste Oberton der ersten Tangentialmode stimmt mit dem zweiten Oberton der zweiten Tangentialmode und dem dritten Oberton der dritten Tangentialmode überein. In einem Winkel von 90° zu der ersten Resonatorvorrichtung ist eine zweite Resonatorvorrichtung angeordnet, die auf die erste Tangentialmode abgestimmt ist. In einem Winkel von 45° ist eine dritte Resonatorvorrichtung angeordnet, die auf die zweite Tangentialmode abgestimmt ist. In einem Winkel von 30° ist eine vierte Resonatorvorrichtung angeordnet, welche auf die dritte Tangentialmode abgestimmt ist.
In 7 ist schematisch eine Messanordnung für eine Brennkammer 11 gezeigt, bei welcher eine erste Resonatorvorrichtung 80a und eine zweite Resonatorvorrichtung 80b in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Die Resonatorvorrichtungen sind zur Unterdrückung der ersten Tangentialmode 1T der entsprechenden Brennkammer 82 ausgelegt. Ein Winkel γ eines Mikrofons 84 zu der ersten Resonatorvorrichtung 80a wird variiert.
In 8 ist ein Frequenzspektrum für einen Winkel γ = 315° gezeigt. Das gleiche Frequenzspektrum erhält man für einen Winkel γ = 45°, γ = 135° und γ = 225°. Ein sehr ähnliches Frequenzspektrum erhält man auch für die Winkel γ = 0°, 90°, 180° und 270°.
Das Frequenzspektrum wurde aufgenommen für eine Brennkammer mit dem Radius r = 110 mm. Die Resonatorvorrichtungen 80a und 80b sind λ/4-Resonatoren mit einem Durchmesser von d = 9 mm und einer Länge von 89 mm.
Man erkennt die 1T-σ-Mode und 1T+σ-Mode in 8. Diese sind im Vergleich zu dem entsprechenden Frequenzspektrum ohne Resonatorvorrichtungen 80a, 80b effektiv unterdrückt. Ferner ist die 1Tπ-Mode effektiv unterdrückt. Diese ist sichtbar, wenn die Resonatorvorrichtung 80b weggelassen wird.
Es wurden auch Untersuchungen bezüglich des Einflusses der Längenverstimmung zwischen zwei Resonatorvorrichtungen durchgeführt. Der prinzipielle Versuchsaufbau ist in 9 gezeigt. Es sind eine erste Resonatorvorrichtung 86a und eine zweite Resonatorvorrichtung 86b vorgesehen, die in einem kleinen Winkel (von 7,5°) zueinander stehen. Über ein Mikrofon 88 wurde das Frequenzspektrum aufgenommen.

Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle enthalten:

Länge [mm]		Amplitudenrückgang bezogen auf L = 0 [dB]
Resonatorvorrichtung 86a	Resonatorvorrichtung 86b	1T-σ	1T_L=0	1T+σ
89	89	7	>25	7
90	88	7	20	8
91	87	7	13	8
92	86	10	8	12
94	84	11	4	14

Die Werte für L = 0 beziehen sich dabei darauf, wenn keine Resonatorvorrichtung angeordnet ist.
Die erste Tangentialmode lässt sich effektiv unterdrücken, wenn eine der Resonatorvorrichtungen auf eine höhere und die andere Resonatorvorrichtung auf eine tiefere Frequenz als die tatsächliche Eigenfrequenz der 1T-Tangentialmode der Brennkammer 11 ohne Resonatorvorrichtung gestimmt ist. Die Differenz der Resonatorlängen muss dabei kleiner als der Resonatordurchmesser sein. Die Summe der Längen sollte zweimal so groß sein wie die Anticrossing-Länge für die 1T-Tangentialmode.
Die Intensität der 1T-σ-Eigenmode und der 1T+σ-Eigenmode nimmt mit zunehmender Verstimmung der Resonatorvorrichtungen ab. Die Intensität der 1T-Eigenfrequenz der Brennkammer 11 ohne Resonatorvorrichtung nimmt zu, wobei ein optimiertes Ergebnis erreicht ist, wenn die Differenz der Längen bei ca. dem halben Durchmesser eines Resonatorraums der Resonatorvorrichtung liegt.
Der Effekt wird verstärkt, wenn die Resonatorvorrichtungen 86a und 86b in einem möglichst kleinen Winkel zueinander an der Brennkammer 11 montiert sind. Wenn der Winkel zunimmt, dann schwächt sich der Effekt ab.
Anticrossing oder "vermiedene Kreuzung" bedeutet, dass bei bestimmten Anregungen der Brennkammer zwei Eigenmoden vorliegen, die dicht beieinander liegen und gleiche Resonanzeigenschaften aufweisen; sie weisen insbesondere eine im Wesentlichen gleiche Intensität und Halbwertsbreite auf. Eine vermiedene Kreuzung entsteht dann, wenn zwar die Resonanzbedingung bezüglich der Frequenz erfüllt ist, jedoch die Druckverteilung und die Geschwindigkeitsverteilung in der Resonatorvorrichtung und der Brennkammer nicht zusammenpassen. So können beispielsweise die Resonanzfrequenzbedingungen für eine radiale Mode der Brennkammer und eine λ/4-Oszillation einer angekoppelten Resonatorvorrichtung erfüllt sein. Jedoch erfordert die λ/4-Oszillation der Resonatorvorrichtung einen Druckknoten an einer Resonatoröffnung in einem Innenraum der Brennkammer. Für die Radialmode ist dagegen ein Druckantiknoten an der Zylinderwand erforderlich.
Für eine Tangentialmode erfordert die λ/4-Oszillation der Resonatorvorrichtung eine radiale Geschwindigkeitsfluktuation an der Mündung der Resonatorvorrichtung in die Brennkammer, während die Tangentialmode der Brennkammer eine azimutale Oszillation an der gleichen Stelle erfordert.
Durch die vermiedene Kreuzung entstehen zwei Eigenmoden, von denen die eine eine leicht niedrigere Frequenz hat als die Eigenmode der Brennkammer ohne Resonatorvorrichtung, und die andere eine leicht höhere Frequenz als die entsprechende Eigenmode der Brennkammer ohne Resonatorvorrichtung hat.
Wenn die Frequenz der Eigenmode mit der höheren Frequenz als f⁺ bezeichnet wird und die der Eigenmode mit der identischen Frequenz als f^– und die Frequenz der zu unterdrückenden Mode als f' bezeichnet wird, dann liegt der geschützte Frequenzbereich der Brennkammer bei f' ± (f⁺ – f^–)/6 und der Schutzbereich liegt bei ca. (f⁺ – f^–)/3. Der Schutzbereich ist derjenige Frequenzbereich, innerhalb welchem Eigenmoden unterdrückbar sind. Innerhalb des Schutzbereichs können auch bei Änderungen der Betriebsparameter der Verbrennung in der Brennkammer Eigenmode effektiv unterdrückt werden. Es ist daher wünschenswert, dass der Schutzbereich ein breiter Frequenzbereich ist, in dem für eine oder mehrere Resonatorvorrichtungen eine starke Dämpfung vorliegt.
Der Effekt der vermiedenen Kreuzung bzw. des Anticrossing ist in der nicht vorveröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 06 117 462.9 vom 19. Juli 2006 des gleichen Anmelders beschrieben. Es wird ausdrücklich darauf Bezug genommen.
In 11 ist die Abhängigkeit der Eigenfrequenz der 1T+ und 1T-Eigenmode für den Effekt der vermiedenen Kreuzung gezeigt. Die Versuche wurden bei einem Brennkammerdurchmesser von 2r von 200 mm durchgeführt. Es wurden dabei Kaltversuche bei atmosphärischem Druck und bei Umgebungstemperatur durchgeführt. Die Eigenfrequenz ist gezeigt als Verhältnis d zu r mit d als Durchmesser eines angeschlossenen λ/4-Resonators.
Die obere Kurve 90 entspricht der 1T+-Eigenmode und die untere Kurve 92 entspricht der 1T–-Eigenmode.
Man erkennt, dass der Abstand zwischen der Eigenfrequenz der 1T+-Eigenmode und der 1T–-Eigenmode mit zunehmendem Durchmesser d zunimmt. Entsprechend nimmt der Schutzbereich 94 zu, welcher durch eine obere Schutzgrenze 96 und eine untere Schutzgrenze 98 bestimmt ist. Die obere Schutzgrenze 96 liegt unterhalb der Kurve 90 und die untere Schutzgrenze 98 liegt oberhalb der Kurve 92. Wie oben erwähnt, liegt der Schutzbereich 94 bei (f⁺ – f^–)/3.
12 zeigt die Abhängigkeit der Intensitätsreduktion (in dB) in Abhängigkeit des Verhältnisses d zu r für die Intensität der 1T+-Eigenmode und 1T-Eigenmode beim 1T-Anticrossing. Man erkennt, dass die stärkste Intensitätsreduktion und damit die stärkste Unterdrückung der 1T-Eigenmode bei einem Verhältnis von d zu r im Bereich zwischen 0,04 und 0,065 erfolgt. Zu größeren Durchmessern des Resonatorraums der entsprechenden Resonatorvorrichtung nimmt die Intensitätsreduktion ab, das heißt die Intensität wird weniger stark reduziert.
Man erkennt aus dem Vergleich mit den 11 und 12, dass ein großer Durchmesser d des Resonatorraums einer angeschlossenen Resonatorvorrichtung günstig ist für einen großen Schutzbereich, jedoch ungünstig ist für eine Intensitätsunterdrückung.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass in dem Resonatorraum 28 bzw. 54 der entsprechenden Resonatorvorrichtung 22 bzw. 52 ein oder mehrere Resonanzbeeinflussungselemente 100 angeordnet sind. In 10 sind verschiedene Beispiele gezeigt. Das oder die Resonanzbeeinflussungselemente 100 sind dabei so ausgebildet, dass sie fluiddurchlässig und insbesondere gasdurchlässig sind, um eine Ankopplung des Mediums in dem entsprechenden Resonatorraum 102 an das Medium im Brennraum 14 zu ermöglichen. Ferner sind das oder die Resonanzbeeinflussungselemente 100 so ausgebildet, dass sie turbulenzerzeugend sind. Das Fluid, welches durch ein entsprechendes Resonanzbeeinflussungselement 100 strömt, wird verwirbelt. Es entsteht ein Abfall in Druckschwankungen. Dies bewirkt eine Dissipation im Volumen.
Es hat sich gezeigt, dass durch das Vorsehen von einem oder mehreren Resonanzbeeinflussungselementen bei gegebenem Durchmesser d des Resonatorraums 102 die Frequenzbreite und damit der Schutzbereich 94 nur wenig beeinflusst wird, während die Intensitätsreduktion einem effektiven kleineren Durchmesser d entspricht. Durch das Vorsehen von einem oder mehreren Resonanzbeeinflussungselementen 100 lässt sich dadurch sowohl eine große Intensitätsreduktion als auch ein großer Schutzbereich 94 erreichen.
Das oder die Resonanzbeeinflussungselemente 100 können dabei den Resonatorraum 102 vollständig oder in einem Teilbereich ausfüllen.
In 10 ist ein mit dem Bezugszeichen 104 bezeichnetes Resonanzbeeinflussungselement gezeigt, welches aus einer porösen Struktur 106 gebildet ist. Die poröse Struktur ist beispielsweise eine metallische Faserstruktur.
Das Resonanzbeeinflussungselement 104 ist an einer Öffnung 108 des Resonatorraums 102 in dem Brennraum 14 angeordnet.
Die Länge der porösen Struktur 106 parallel zu einer Achse 110 des Resonatorraums 102 kann dabei unterschiedlich sein. In 10 sind Resonanzbeeinflussungselemente 104, welche als poröse Struktur ausgebildet sind, und eine unterschiedliche Länge aufweisen, mit dem Bezugszeichen 112, 114, 116, 118 und 120 gezeigt. Das Resonanzbeeinflussungselement 120 füllt das gesamte Volumen des Resonatorraums 102 auf, wobei das Resonanzbeeinflussungselement 120 fluiddurchlässig ist.
Die Resonanzbeeinflussungselemente 104 und 112 bis 120 erstrecken sich über den gesamten Querschnitt des jeweiligen Resonatorraums 102.
Es ist auch möglich, dass ein Resonanzbeeinflussungselement 122 vorgesehen ist, welches um die Achse 110 angeordnet ist und sich nicht über den gesamten Querschnitt des Resonatorraums 102 erstreckt.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass ein ringförmiges Resonanzbeeinflussungselement 124 eine zentrale Öffnung 126 aufweist. Das Resonanzbeeinflussungselement 124 ist an einer Wandung des Resonatorraums angeordnet.
Es ist weiterhin möglich, dass Resonanzbeeinflussungselemente 128, 130, 132, 134 aus einem offenporösen Schaummaterial und insbesondere einem Metallschaum gebildet sind.
Es ist beispielsweise möglich, dass Resonanzbeeinflussungselemente wie die Resonanzbeeinflussungselemente 130 und 132 beabstandet zu der Öffnung des Resonatorraums zu dem Brennraum 14 hin positioniert sind.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass ein Resonatorraum 136 mit einem Gitter 138 als Resonanzbeeinflussungselement versehen ist. Dieses Gitter 138 ist insbesondere an einer Öffnung 140 des Resonatorraums 136 zum Brennraum 14 angeordnet.
Das Gitter 138 weist Maschen mit dazwischenliegenden Öffnungen auf.
Ein Resonanzbeeinflussungselement 142 lässt sich beispielsweise auch an einer Öffnung eines Helmholtz-Resonators 52 in dem Brennraum 14 positionieren.
In 13 ist ein Diagramm für die Eigenfrequenz der 1T+-Eigenmode und der 1T–-Eigenmode beim Anticrossing gezeigt, wenn eine Resonatorvorrichtung mit einem Gitter 138 an einer Öffnung 140 vorgesehen ist. Dargestellt ist die Abhängigkeit von der Maschenweite des Gitters 138. Man erkennt, dass der Abstand zwischen den Eigenfrequenzen und damit der Schutzbereich im Wesentlichen unabhängig von der Maschenweite ist.
In 14 ist die Intensitätsreduktion in Abhängigkeit der Maschenweite gezeigt. Es ist daraus ersichtlich, dass die Intensität der zu unterdrückenden 1T-Eigenmode mit zunehmender Maschenzahl abnimmt. 14 ist mit 12 zu vergleichen.
Es hat sich vorteilhaft erwiesen, wenn die Maschenweite zwischen 300 1/cm² und 6000 1/cm² und vorzugsweise zwischen 400 1/cm² und 5000 1/cm².
Aus den 13 und 14 erkennt man im Vergleich mit den 11 und 12, dass das Vorsehen eines Gitters 138 als Resonanzbeeinflussungselement zu einer stärkeren Intensitätsreduktion führt, ohne dass der Schutzbereich wesentlich beeinflusst wird.
Die 13 und 14 wurden bei einem Verhältnis von d zu r von 0,18 aufgenommen.
15 zeigt ein Diagramm ähnlich wie 13, wobei als Resonanzbeeinflussungselement 104 eine poröse Struktur gewählt wurde, nämlich eine Metallfaserstruktur mit einer Faserdichte von ca. 50 mg/cm³. Die Frequenz ist dargestellt in Abhängigkeit der Länge Lp des Resonanzbeeinflussungselements 104. Dieses ist an der Öffnung 108 angeordnet und erstreckt sich weg von dieser in den Resonatorraum 102 über die Länge Lp.
Die Messungen wurden durchgeführt bei einem Verhältnis von d zu r von 0,18.
16 zeigt die Intensitätsreduktion über Lp. Auch hier erkennt man die stärkere Intensitätsreduktion im Vergleich zu einer Brennkammer mit einer Resonatorvorrichtung ohne Resonanzbeeinflussungselement (11 und 12).
Erfindungsgemäß lässt sich die Dämpfungswirkung einer Resonatorvorrichtung, welche an der Brennkammer 11 angeordnet ist, bei gegebenem Durchmesser d erhöhen, indem in dem Resonatorraum der Resonatorvorrichtung ein oder mehrere Resonanzbeeinflussungselemente angeordnet sind. Die Resonanzbeeinflussungselemente sind so ausgebildet, dass sie zu einer Erhöhung der Linienbreite der zu unterdrückenden Eigenmode führen. Es hat sich gezeigt, dass solche Resonanzbeeinflussungselemente den Frequenzschutzbereich kaum beeinflussen, während sie zu einer effektiven Intensitätsreduktion führen.
Als Resonanzbeeinflussungselemente können beispielsweise poröse Strukturen aus Mineralfaser oder Metallfaser vorgesehen sein oder ein offenporiges Schaummaterial. Beispielsweise kann auch ein Gitter verwendet werden. Auch Kombinationen sind möglich.
Wie oben erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn Resonatorvorrichtungen für eine Gruppe in kleinem Abstand zueinander angeordnet sind. Durch die erfindungsgemäße Lösung mit dem Vorsehen von einem oder mehreren Resonanzbeeinflussungselementen 100 in einem Resonatorraum erhält man auch für größere Resonatorraumdurchmesser bei effektiver Dämpfung einen hohen Schutzbereich. Ein hoher Schutzbereich wiederum bedeutet, dass die Anzahl der notwendigen Resonatorvorrichtungen verringerbar ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung mit den Resonanzbeeinflussungselementen lässt sich dadurch die Anzahl der Resonatorvorrichtungen in einer Gruppe verringern. Dadurch sind die Auswirkungen eines größeren Resonatorraumdurchmessers weniger relevant.

Claims

Resonatorvorrichtung für eine Brennkammer (11) mit einem Brennraum (14), umfassend eine Wandung, durch welche ein Resonatorraum (28) gebildet ist, und eine stirnseitige Öffnung (29) zur Verbindung des Resonatorraums (28) mit dem Brennraum (14), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Resonatorraum (28) ein oder mehrere Resonanzbeeinflussungselemente (100) angeordnet sind, welche fluiddurchlässig sind und turbulenzerzeugend sind.
Resonatorvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Resonatorraum (28) ein oder mehrere Gitter (138) und/oder poröse Strukturen (106) als Resonanzbeeinflussungselemente (100) angeordnet sind.
Resonatorvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine poröse Struktur (106) offenporös ist.
Resonatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Resonanzbeeinflussungselemente (100) an oder in der Nähe der stirnseitigen Öffnung (29) angeordnet sind.
Resonatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Resonanzbeeinflussungselemente (100) sich im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Resonanzraums (28) erstrecken.
Resonatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Resonanzbeeinflussungselemente (100) ganz oder teilweise den Resonatorraurn (28) ausfüllen.
Resonatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Resonanzbeeinflussungselemente (100) aus einem metallischen oder keramischen Material hergestellt sind.
Resonatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Resonanzbeeinflussungselement (100) eine poröse Struktur (106) aus einem Fasermaterial umfasst, wobei die Faserdichte im Bereich zwischen 5 mg/cm³ und 300 mg/cm³ liegt.
Resonatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Resonanzbeeinflussungselement (100) eine poröse Struktur (106) aus einem Fasermaterial umfasst, wobei die Faserdichte im Bereich zwischen 10 mg/cm³ und 200 mg/cm³ liegt.
Resonatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Resonanzbeeinflussungselement (100) ein Gitter (138) umfasst, wobei eine Maschenzahl (M) im Bereich zwischen 300 1/cm² und 6000 1/cm² liegt.
Resonatorvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Resonanzbeeinflussungselement (100) ein Gitter (138) umfasst, wobei eine Maschenzahl (M) im Bereich zwischen 400 1/cm² und 5000 1/cm² liegt.
Resonatorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als λ/4-Resonator (42).
Resonatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Helmholtz-Resonator (52).
Brennkammervorrichtung mit einem Brennraum (14), welcher mit mindestens einer Resonatorvorrichtung (22) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche verbunden ist, wobei die mindestens eine Resonatorvorrichtung (22) über die stirnseitige Öffnung (29) mit dem Brennraum (14) verbunden ist.
Brennkammervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Resonatorvorrichtungen an einer Brennkammer (11) angeordnet sind, welche zur Unterdrückung von Tangentialmoden oder Kombinationsmoden mit Tangentialbeteiligung ausgebildet und angeordnet sind, wobei eine erste Resonatorvorrichtung (64) und eine zweite Resonatorvorrichtung (66), welche zu der ersten Resonatorvorrichtung (64) mindestens näherungsweise in einem Winkel
bezogen auf eine Brennraumachse (16) angeordnet ist, wobei i eine ungerade natürliche Zahl ist und n die Ordnungszahl der Tangentialmode oder der Tangentialbeteiligung der Kombinationsmode ist.
Brennkammervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatorvorrichtungen (22) jeweils eine Wandung aufweisen, welche einen Resonatorraum (28; 54) begrenzen, wobei der Resonatorraum (28; 54) über eine Öffnung (29) mit dem Brennraum (14) verbunden ist.
Brennkammervorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse des jeweiligen Resonatorraums (28; 54) quer zu der Brennraumachse (16) orientiert ist.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Resonatorraum (28; 54) der ersten Resonatorvorrichtung (64) und der zweiten Resonatorvorrichtung (66) im Wesentlichen die gleiche Länge (L) aufweisen.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Resonatorraum der ersten Resonatorvorrichtung (64) und der zweiten Resonatorvorrichtung (66) sich um eine Länge unterscheiden, welche kleiner ist als der halbe Durchmesser (d) des Resonatorraums (28).
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Resonatorräume (28) der Resonatorvorrichtungen (22) im Wesentlichen den gleichen Durchmesser (d) aufweisen.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Resonatorvorrichtung (64) an einem ersten Sektorbereich (68) der Brennkammer (11) und die zweite Resonatorvorrichtung (66) an einem zweiten Sektorbereich (70) der Brennkammer (11) angeordnet sind.
Brennkammervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Sektorbereich (68) und an dem zweiten Sektorbereich (70) eine Mehrzahl von Resonatorvorrichtungen (22) mit unterschiedlichen Längen jeweiliger Resonatorräume (28; 54) angeordnet sind.
Brennkammervorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge L_k ₊₁ eines Resonatorraums (28) einer Resonatorvorrichtung k+1 bestimmt ist durch
wobei d ein Durchmesser des Resonatorraums (28) ist und a eine dimensionslose Zahl.
Brennkammervorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass a im Bereich zwischen 0,1 und 1,2 liegt.
Brennkammervorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass a im Bereich zwischen 0,3 und 0,7 liegt.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass a bei ungefähr 0,5 liegt.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass L₀ dadurch bestimmt ist, dass die Eigenfrequenz der entsprechenden Resonatorvorrichtung (22) der Eigenfrequenz der entsprechenden Tangentialmode der Brennkammer (11) ohne Resonatorvorrichtung entspricht.
Brennkammervorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem λ/4-Resonator
ist, wobei r ein Brennkammerradius, c_R die Schallgeschwindigkeit im Resonatorraum (28) der Resonatorvorrichtung (22), c_B die Schallgeschwindigkeit im Brennraum (14), l die Ordnungszahl der Eigenmode der Resonatorvorrichtung mit l = 1, 2, 3,... ist und α_n,m Eigenwerte der Sesselfunktionen sind mit m = 1, 2, 3,... und n = 0, 1, 2,...
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sektorbereich (68) und/oder der zweite Sektorbereich (70) sich über einen Winkel kleiner als 90° / (2n) erstrecken.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelabstand zwischen einer Längsachse der Resonatorvorrichtung k+1 und einer Längsachse der Resonatorvorrichtung k kleiner als der zweifache Durchmesser (2d) eines Resonatorraums (28) ist.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Resonatorvorrichtung an dem ersten Sektorbereich (68) angeordnet ist, welche auf eine Resonanzfrequenz f_max + (f_max – f_min)/8 abgestimmt ist, wobei f_min die kleinste Resonanzfrequenz einer zu unterdrückenden Mode der Brennkammer (11) ist und ^fmax die größte Resonanzfrequenz einer zu unterdrückenden Mode der Brennkammer (11) ist.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine Resonatorvorrichtung an dem ersten Sektorbereich (68) angeordnet ist, welche auf eine Resonanzfrequenz ^fmin – (f_max – f_min)/8 abgestimmt ist, wobei f_min die kleinste Resonanzfrequenz einer zu unterdrückenden Mode der Brennkammer (11) ist und f_max die größte Resonanzfrequenz einer zu unterdrückenden Mode der Brennkammer (11) ist.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der an dem ersten Sektorbereich (68) angeordneten Resonatorvorrichtungen mindestens ungefähr (L_max – L_min)/a ist, wobei L_max die Länge eines Resonatorraums der Resonatorvorrichtung mit größter Länge ist und L_min die Länge des Resonatorraums der Resonatorvorrichtung mit der kleinsten Länge ist und a zwischen 0,1 und 1,2 liegt.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass Resonatorvorrichtungen (22) an dem ersten Sektorbereich (68) und/oder zweiten Sektorbereich (70) axial beabstandet angeordnet sind.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sektorbereich (68) und/oder zweite Sektorbereich (70) Teilbereiche (76a, 76b; 78a, 78b) aufweisen, welche um einen Winkel 2α beanstandet sind.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass an unterschiedlichen Stellen der Brennkammer (11) unterschiedliche Resonatoren zur Unterdrückung unterschiedlicher Tangentialmoden oder Kombinationsmoden mit unterschiedlicher Tangentialbeteiligung angeordnet sind.
Brennkammervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Resonatorvorrichtung (64) auf den ersten Oberton der ersten Tangentialmode (1T) abgestimmt ist, die zweite Resonatorvorrichtung (66) in einem Winkel von 90° zu der ersten Resonatorvorrichtung (64) angeordnet ist und auf die erste Tangentialmode (1T) abgestimmt ist, eine dritte Resonatorvorrichtung in einem Winkel von 45° angeordnet ist und auf die zweite Tangentialmode (2T) abgestimmt ist, und eine vierte Resonatorvorrichtung in einem Winkel von 30° angeordnet ist und auf die dritte Tangentialmode (3T) abgestimmt ist.