• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.81-85
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• 2012

본 연구에서는 하이브리드 로켓에서 발생되는 대표적인 불안정성 모드에 대한 연구를 수행하였다. 연소 불안정을 유도하기 위하여 연료 전방 및 후방에 다이아프램(diaphragm)을 설치하여 연소 실험을 수행 하였다. 길이방향 음향 모드(Longitudinal Acoustic Mode)와 헬름홀츠 모드(Helmholtz Mode)의 이론 모델을 사용한 주파수 계산 결과와 FFT 분석을 이용해 얻은 실험 주파수 비교를 통해 해당 모드를 찾을 수 있었고, 이론 주파수와 실험 주파수가 유사함을 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 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.107-110
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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 최적위치에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 감소시킬 수 있었다. 또한 이러한 결과를 바탕으로 능동적으로 동조되는 수동제어방식의 가능성에 대해서 알아보고자 한다.

• 한국분무공학회지
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• 제29권1호
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• pp.23-31
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• 2024

This study conducted a 3D thermo-acoustic analysis based on the helmholtz solver to analyze the major resonance modes causing combustion instability in a single-can combustor. The experimental investigations were carried out on a test rig designed by the Korea Institute of Machinery & Materials (KIMM) under various conditions of hydrogen co-firing and fuel staging. Through these experiments, two primary unstable frequencies were identified. To determine the resonance modes of these frequencies, a 3D thermo-acoustic analysis was conducted using temperature information from the test rig. The results confirmed that the unstable frequencies observed in the experiments were all longitudinal modes. Additionally, the mode shapes identified in the analysis facilitated a simplification of the exit geometry for the low-order network model, confirming that this did not significantly affect the fundamental resonance modes.

• 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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• 제24권1호
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• pp.24-33
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• 2020

본 연구에서는 액체로켓엔진용 동축 와류형 분사기의 연소불안정 특성을 파악하기 위해 기체 추진제를 이용한 모델 연소실험을 수행하였다. 연소실 공진 주파수와 분사기 혼합조건의 영향을 알아보고자, 연소실 길이, 분사기, 리세스 길이, 추진제 혼합비를 변경하면서 연소실 압력섭동을 측정하였다. 실험 결과, 각 실험조건에 따른 압력섭동 변화를 확인하였으며 안정성 매핑을 통해 연소안정성을 평가하였다. 그리고 연소실 길이와 리세스 길이 변화에 따라 종방향 모드 및 켈빈-헬름홀츠 불안정이 발생함을 발견하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.49-56
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• 2017

본 연구에서는 환형 시스템에서 열음향 문제를 모델링하기 위하여 자체 3D 유한요소해석을 모델 개발을 통하여 음향장을 해석하였고, 다양한 음향 모드를 벤치마크 연소기의 실험 결과와 비교/검증하였다. 비교 결과, 본 해석에서 사용된 음향장 해석 코드는 환형 시스템에서 실험으로 계측된 다양한 음향모드들을 예측하는데 성공하였다. 또한 연소실의 횡방향 모드는 노즐의 음향 경계 조건의 영향을 크게 받게 되고, 노즐에서의 압력 분포 역시 연소실의 압력장과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제9권2호
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• pp.57-62
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• 1997

우리나라 항만의 응답스펙트럼중 상당부분을 설명하는 Helmholtz mode를 중심으로 기운영되고 있는 항만중 정온도 확보에 어려움을 겪고 있는 항만을 대상으로 입사된 파랑에너지의 항내체류시간의 최소화를 통해 경제적 항내정온도 개선책을 모색하고자 고유진동수 등 항만 시스템의 동적특성을 해석하였다. 이를 기초로 항내 정온도 개선책으로 유공방파제 등에 부분적으로 도입되고 있는 에너지 소산 구조를 확대 적용하는 방안과 항만유입수로 폭을 제어수단으로 활용하는 방안을 제안한다. 수치모의 결과 항만유입수로 폭이 축소됨에 따라 부가 Hydrodynamic length에 의해 항만의 고유진동수는 감소하고 따라서 lower bound tunning을 통해 내습하는 파랑의 spectrum의 energy containing part와 유리할 수 있음을 입증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권2호
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• pp.38-45
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• 2019

본 연구에서는 항공용 가스터빈의 연소실에서의 연소불안정 해석을 위한 고유값 도출을 목적으로 하는 1D 네트워크 모델을 개발하였다. 모델은 면적 변화가 있는 음향 네트워크 요소들 사이의 각종 지배 방정식을 통하여 개발되었고, 이를 이용하여 현재 개발 중인 복잡한 유로 형상을 갖는 실제 항공용 가스터빈 연소기에서의 음향장 해석에 적용되었다. 본 모델을 통하여 도출된 음향장 해석 결과는 3차원 유한요소해석 기반의 헬름홀츠 솔버의 계산 결과와 비교하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권5호
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• pp.18-26
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• 2021

본 연구에서는 실험실 규모의 산업용 가스터빈 싱글노즐 연소기에서의 공진주파수 해석을 위한 고유값 도출을 목적으로 하는 1D 네트워크 모델을 개발하였다. 현대의 산업용 가스터빈은 다양한 요구 조건을 동시에 만족시키기 위하여 일반적으로 매우 복잡한 구조와 유동의 형태를 가지고 있다. 이러한 복잡한 연소기 특징 중 하나인 동일한 축 방향 위치에서 서로 반대 방향의 유동 흐름을 갖는 시스템에서의 네트워크 모델 구현을 목적으로 하였다. 네트워크 모델을 통해 음향장을 해석한 결과를 실제 형상을 그대로 해석한 헬름홀츠 기반의 모델링 결과와 비교하였을 때, 공진주파수와 모드 분포로부터 해석의 타당성을 검증하였다.