• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.26-34
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• 2011

스월러를 가진 천연가스 연료분사기가 장착된 희박 예혼합 연소기에서 화염구조의 일부분인 재순환 영역의 형성이 연소불안정에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 연구를 진행하였다. PIV 계측기법으로 연소장에서의 화염의 안정화 그리고 불안정한 영역에서 유동장을 확인해본 결과 스월러에 의한 재순환 영역은 화염의 안정화 및 난류의 강도뿐만 아니라 재순환영역 형성의 크기에 따른 화염 재점화에도 영향을 미쳐 연소불안정 발생의 원인이 되는 열방출 섭동과 매우 밀접한 관계가 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1131-1139
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• 2009

연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적 위치인 40mm에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 크게 감소시킬 수 있었다. 그리고, 연소기와 헬름홀츠 공진기 사이의 동압의 위상차가 흥미로운 관계에 있음을 나타내었다. 또한 헬름홀츠 공진식과 위상차를 이용한 능동적으로 동조되는 수동제어방식에 대해 알아보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.445-452
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• 2011

스월러를 가진 천연가스 연료분사기가 장착된 희박 예혼합 연소기에서 화염구조의 일부분인 재순환 영역의 형성이 연소불안정에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 연구를 진행하였다. PIV 계측기법으로 연소장에서의 화염의 안정화 그리고 불안정한 영역에서 유동장을 확인해본 결과 스월러에 의한 재순환영역은 화염의 안정화 및 난류의 강도뿐만 아니라 재순환영혁 형성의 크기에 따른 화염 재점화에도 영향을 미쳐 연소불안정 발생의 원인이 되는 열방출 섭동과 매우 밀접한 관계가 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권6호
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• pp.688-696
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• 2004

Nonlinear dynamic behavior of diffusive-thermal instability in diluted CH$_4$/O$_2$ diffusion flames is numerically investigated by adopting detailed chemistry and transport. Counterflow diffusion flame is adopted as a model flamelet. Particular attention is focused on the pulsating-instability regime, which arises for Lewis numbers greater than unity, and the instability occurs at high strain rate near extinction condition in this flame configuration. Once a steady flame structure is obtained for a prescribed value of initial strain rate, transient solution of the flame is calculated after a finite amount of strain-rate perturbation is imposed on the steady flame. Transient evolution of the flame depends on the initial strain rate and the amount of perturbed strain rate. Basically, the dynamic behaviors can be classified into two types, namely non-oscillatory decaying solution and diverging solution leading to extinction. The peculiar oscillatory solution, which has been found in the previous study adopting one-step chemistry and constant Lewis numbers, is net observed in this study, which is attributed to both convective flow and preferential diffusion effects.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2004년도 제28회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.95-101
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• 2004

Dynamic behavior of diffusive-thermal instability in diluted $CH_4/O_2$ diffusion flames is numerically investigated by adopting detailed chemistry and transport. Counterflow diffusion flame is adopted as a model flamelet. Particular attention is focused on the pulsating-instability regime, which arises for Lewis numbers greater than unity, and the instability occurs at high strain rate near extinction condition in this flame configuration. Once a steady flame structure is obtained for a prescribed value of initial strain rate. transient solution of the flame is calculated after a finite amount of strain-rate perturbation is imposed Oil the steady flame. Transient evolution of the flame depends on the initial strain rate and the amount of perturbed strain rate. Basically, the dynamic behaviors can be classified into two types, namely non-oscillatory decaying solution and diverging solution leading to extinction. The peculiar oscillatory solution. which has been found in the previous study adopting one-step chemistry and constant Lewis numbers, is not observed in this study, which is attributed to both convective flow and preferential diffusion effects.

• 한국추진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.78-90
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• 2011

본 논문에서는 가스터빈 엔진, 로켓 등과 같은 연소시스템에서 발생하는 열음향학적 불안정을 능동적으로 제어하는데 필수적인 동역학적 모델링에 대한 연구 동향을 소개한다. 이를 위하여 1990년대 이후에 진행되었던 관련 연구를 저차의 시스템 모델링 기법을 중심으로 조사하였다. 특히 물리적 원리로부터 모델의 구조를 결정하고 시스템의 입출력 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 추정하는 그레이박스 접근방법과 물리적 원리의 적용 없이 시스템 특성을 추정하는 블랙박스 기법을 소개한다. 마지막으로 동 분야에 대한 향후 연구 가능성에 대하여 토의한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.538-548
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• 2018

The thermo-acoustic instability in the combustion process of a gas turbine is caused by the interaction of the heat release mechanism and the pressure perturbation. These acoustic vibrations cause fatigue failure of the combustor and decrease the combustion efficiency. This study is to develop a segmented dynamic thermo-acoustic model to understand combustion instability of gas turbine. Therefore, this study required a dynamic analysis rather than static analysis, and developed a segmented model that can analyze the performance of the system over time using the Matlab/Simulink. The developed model can confirm the thermo-acoustic combustion instability and exhaust gas concentration in the combustion chamber according to the equivalent ratio change, and confirm the thermo-acoustic combustion instability for the inlet temperature and the load changes. As a result, segmented dynamic thermo-acoustic model has been developed to analyze combustion instability under the operating condition.

• 한국추진공학회지
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• 제25권1호
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• pp.42-49
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• 2021

얼마나 쉽게 연소불안정 해지는지에 대한 척도로서, 작동 안정성 여유를 예측하기 위해 로켓연소기시스템의 열음향 불안정을 검토하였다. 연소기 시스템의 동적거동 특성파악을 위해 연소성능시험 중 측정한 연소기의 동압 데이터를 바탕으로 시간이 지남에 따라 시스템이 안정해지는지를 결정하는 파라미터로서 성장속도 계수를 구하였다. 파라미터 추출은 시계열 압력데이터를 주파수 도메인으로 전환하여 관심모드의 성장속도나 감쇠계수를 도출하는 방법을 우선 검토하였으며, 스토캐스틱 해석의 경우에는 압력진동의 진폭 엔벨롭으로 부터 압력진폭 PDF를 추출했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.445-455
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• 2010

본 연구에서는 실제 로켓엔진 및 가스터빈용 연소기 내부의 열음향 불안정을 효과적으로 예측하기 위하여, 헬름홀츠 방정식과 시간지연모델을 이용한 3차원 유한요소법 해석코드를 개발하였다. 연소응답항에 의해 수치적으로 야기되는 비선형성은 반복법으로 선형화 하였으며, Arnoldi 방법을 사용하여 대용량 고유치 문제를 해석하였다. 해석결과인 복소각주파수와 음향 압력장을 통해 각 음향모드의 공진주파수, 진폭의 증폭/감쇠 여부 그리고 모드 형태를 예측할 수 있다. 이론해가 존재하는 두 가지 문제를 통해 출구 임피던스와 예혼합 화염이 종 방향 음향장에 미치는 영향에 대한 예측 정확도를 평가하였으며, 배플 유무에 따른 횡 방향 음향 모드의 주파수 변이를 상온 음향시험 결과와 비교/검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.46-53
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• 2016

희박 예혼합 가스터빈의 연소 불안정 현상을 이해하기 위해서는, 선형 과정에 의하여 얻어지는 고유주파수 및 초기 성장률뿐만 아니라, 연소기 비선형 특성에 의존하는 한계진폭의 예측이 필요하다. 특히 현재의 연구에서는 비선형 거동에 의한 한계 진폭을 예측하기 위해서 유동 섭동과 열발생의 비율이 주파수와 속도 진폭을 정의할 수 있는 화염묘사함수를 적용하였다. 본 연구에서는 화염묘사함수를 얻기 위하여 CFD 기법이 적용되었으며, 이를 통하여 비선형 열음향 해석으로부터 불안정 한계 진폭을 예측할 수 있었다.