Compreender a resposta das chamas de gás a perturbações acústicas em alta pressão deve tornar as turbinas de próxima geração mais seguras e eficientes.

Soldados marchando em sincronia através de uma ponte podem causar o colapso da estrutura se o ritmo de seus passos corresponder à frequência de vibração natural da ponte. Os engenheiros de combustão devem considerar um efeito semelhante ao projetar as turbinas a gás usadas na geração de eletricidade e motores aeronáuticos.

Assim como os pés dos soldados podem fazer a ponte balançar para chegar ao ponto de destruição, uma turbina a gás pode ser danificada, ou mesmo explodir, se as flutuações de calor e pressão produzidas pela chama combinam com a acústica da câmara de combustão. Em menor grau, esta instabilidade termoacústica dificulta a combustão eficiente, aumento das emissões de ruído e poluição.

Prever e prevenir instabilidades termoacústicas continua sendo um desafio para o projeto de uma turbina a gás. Para melhorar os modelos usados, Deanna Lacoste, do Centro de Pesquisa de Combustão Limpa da KAUST, e seus colegas mediram a estabilidade das chamas de gás a pressão elevada.

Investigação da resposta da chama ao forçamento acústico, usa um parâmetro chamado função de transferência de chama (FTF), disse Francesco Di Sabatino, um Ph.D. aluno da equipe de Lacoste. O FTF é derivado de medições experimentais da resposta da chama às ondas sonoras. Mas esses experimentos são geralmente executados na pressão atmosférica, enquanto as turbinas a gás reais atingem pressões de até 30 bar.

Lacoste, Di Sabatino e seus colegas investigaram sistematicamente o efeito da pressão nas chamas do gás metano e propano. "Nossos experimentos mostram que o FTF à pressão atmosférica é diferente do FTF à pressão elevada, "diz Di Sabatino. Para chamas de gás metano e propano, a pressão teve um efeito particularmente forte quando o alto-falante produziu perturbações acústicas de 176 Hz.