This article numerically investigates the effects of different control strategies on combustion instability (also known as thermoacoustic instability) based on a lean-premixed combustor. Combustion instability occurs in the combustor with a sound pressure level of 51 Pa and an oscillation frequency of 271 Hz. Experimental results and the geometric data of the unstable combustor were modeled for thermoacoustic instability active control. Four types of controllers were used, and differences among control strategies were explored by comparing the “damping ratio,” “maximum actuator voltage,” and “decay time” of the active control. Results indicate that the nonlinear controller can promptly and effectively suppress thermoacoustic instability, but its actuator overshoots after triggering. The regular linear controller could not effectively suppress thermoacoustic instability. Its damping ratio was 60% compared to the damping ratio of the other controllers, and its decay time was longer than those of the other three controllers. The variation tendency of the actuator output voltage was nearly similar to that of sound pressure. The phase-shift controller had a minimum “maximum actuator voltage” of 25.6 mV under limit cycle states. The damping characteristics of the four controllers may have depended on decay time. The nonlinear controller had a minimal decay time of 0.052 s under limit cycle states. This study compared the effects of different active controllers on combustion instability and may contribute to preventing thermoacoustic instabilities in gas turbines.

中文翻译：

---

不同主动控制策略对燃烧不稳定性衰减时间、执行器电压和阻尼比的影响

本文数值研究了基于贫预混燃烧器的不同控制策略对燃烧不稳定性（也称为热声不稳定性）的影响。在声压级为 51 Pa、振荡频率为 271 Hz 的燃烧室中发生燃烧不稳定。实验结果和不稳定燃烧器的几何数据被建模用于热声不稳定主动控制。使用了四种类型的控制器，并通过比较主动控制的“阻尼比”、“最大执行器电压”和“衰减时间”来探索控制策略之间的差异。结果表明，非线性控制器能够及时有效地抑制热声不稳定性，但其执行器在触发后会出现过冲。常规线性控制器不能有效抑制热声不稳定性。与其他控制器的阻尼比相比，其阻尼比为60%，衰减时间长于其他三个控制器。执行器输出电压的变化趋势与声​​压的变化趋势几乎相似。在极限循环状态下，相移控制器的最小“最大执行器电压”为 25.6 mV。四个控制器的阻尼特性可能取决于衰减时间。非线性控制器在极限循环状态下的最小衰减时间为 0.052 s。本研究比较了不同主动控制器对燃烧不稳定性的影响，可能有助于防止燃气轮机中的热声不稳定性。与其他控制器的阻尼比相比，其阻尼比为60%，衰减时间长于其他三个控制器。执行器输出电压的变化趋势与声​​压的变化趋势几乎相似。在极限循环状态下，相移控制器的最小“最大执行器电压”为 25.6 mV。四个控制器的阻尼特性可能取决于衰减时间。非线性控制器在极限循环状态下的最小衰减时间为 0.052 s。本研究比较了不同主动控制器对燃烧不稳定性的影响，可能有助于防止燃气轮机中的热声不稳定性。与其他控制器的阻尼比相比，其阻尼比为60%，衰减时间长于其他三个控制器。执行器输出电压的变化趋势与声​​压的变化趋势几乎相似。在极限循环状态下，相移控制器的最小“最大执行器电压”为 25.6 mV。四个控制器的阻尼特性可能取决于衰减时间。非线性控制器在极限循环状态下的最小衰减时间为 0.052 s。本研究比较了不同主动控制器对燃烧不稳定性的影响，可能有助于防止燃气轮机中的热声不稳定性。执行器输出电压的变化趋势与声​​压的变化趋势几乎相似。在极限循环状态下，相移控制器的最小“最大执行器电压”为 25.6 mV。四个控制器的阻尼特性可能取决于衰减时间。非线性控制器在极限循环状态下的最小衰减时间为 0.052 s。本研究比较了不同主动控制器对燃烧不稳定性的影响，可能有助于防止燃气轮机中的热声不稳定性。执行器输出电压的变化趋势与声​​压的变化趋势几乎相似。在极限循环状态下，相移控制器的最小“最大执行器电压”为 25.6 mV。四个控制器的阻尼特性可能取决于衰减时间。非线性控制器在极限循环状态下的最小衰减时间为 0.052 s。本研究比较了不同主动控制器对燃烧不稳定性的影响，可能有助于防止燃气轮机中的热声不稳定性。052 s 在极限循环状态下。本研究比较了不同主动控制器对燃烧不稳定性的影响，可能有助于防止燃气轮机中的热声不稳定性。052 s 在极限循环状态下。本研究比较了不同主动控制器对燃烧不稳定性的影响，可能有助于防止燃气轮机中的热声不稳定性。