CFD Simulation of Non-reacting and Reacting Flows for a Gas Turbine Combustor Firing Biogas

바이오 가스터빈 연소기의 비반응장과 반응장의 3차원 유동해석

Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. has been recently developing the gas turbine engine using the biogas as fuel. This paper describes the non-reacting and reacting flow analysis of the combustor which is one of the main components in gas turbine engine. Through CFD analysis, investigation has been performed to evaluate the primary factors for aerodynamic design and to predict combustor behaviors during operation with various fuel distribution ratios. The calculation results are compared with rig test data, which reveals that CFD predictions such as pressure loss, air distribution ratio, and recirculation flow are quite reliable. The trend of NO formation was similar with the test, except the low fuel distribution ratio.

최근 두산중공업은 바이오가스를 연료로 사용하는 가스터빈엔진을 개발하고 있다. 본 논문은 바이오 가스터빈엔진의 주요 구성품 중 하나인 연소기의 비반응장과 반응장 해석에 대한 것이다. 해석을 통해 연소기 설계 결과를 검증하고 다양한 Fuel Distribution Ratio에서의 연소기 작동 거동을 예측하였다. 해석 결과는 두산에서 자체 수행한 리그 시험 결과와 비교하였다. 해석 결과 연소기 압력 손실, 공기 분배비, 재순환 유동의 예측은 신뢰할 만한 수준이며, 낮은 Fuel Distribution Ratio 영역에서의 NOx 생성 추세는 다소 불일치하였다.