• 제목/요약/키워드: Annular Gas Turbine

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500 W 급 마이크로 가스터빈 제너레이터용 환형 연소기의 특성에 관한 연구 (Study on the Characteristics of an Annular Combustor for a 500 W Class Micro Gas Turbine Generator)

  • 도규형;김태훈;한용식;김명배;최병일
    • 한국연소학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.14-20
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    • 2014
  • In the present study, an annular combustor for a 500 W class micro gas turbine generator was designed and its characteristics were investigated by using both numerical and experimental methods. For this purpose, geometrical configurations of the annular combustor were determined in the aspect of the aerodynamic and chemical consideration. Also, fluid flow and pressure drop characteristics in the combustor were numerically studied by using commercial tool, FLUENT. Based on the numerical results, the diameter and the angle of air admission holes in the primary zone were chosen to be 2.5 mm and $30^{\circ}$, respectively. Finally, an integrated test unit, which consisted of a compressor, combustor, turbine, and motor/generator, was developed in order to measure the combustor efficiency. As the temperature difference between the combustor inlet and the turbine inlet or the air mass flow rate increased, the combustor efficiency increased and it was over 90% when the air mass flow rate was larger than 7.30 g/s. It was shown that the annular combustor developed in this study met the design requirement for a 500 W class micro gas turbine generator.

네트워크 모델링 기법을 이용한 환형 가스터빈 연소기(GT24)에서의 음향장 해석 (Acoustic Analysis in an Annular Gas Turbine Combustor (GT24) Network Modeling Approach)

  • 장재우;노현구;김대식
    • 한국분무공학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.119-125
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    • 2023
  • In this research, a network model was developed to predict combustion instability in an annular gas turbine combustor (GT24) for power generation. The model consisted of various acoustic elements such as several ducts and area changes which could represent a real combustor with a complex geometry, applied mass, momentum, and energy equations to each element. In addition, a one-dimensional network model through a cylindrical coordinate system has been proposed to predict various acoustic modes. As a result of the analysis, the key resonant frequencies such as longitudinal, circumferential, and complex modes were derived from the EV combustor of GT24, and the reliability of the current model was verified through comparison with the 3D Helmholtz solver.

환형 가스터빈 연소기에서 네트워크 모델을 이용한 연소불안정 해석 (Combustion Instability Analysis Using Network Model in an Annular Gas Turbine Combustor)

  • 표영민;윤명곤;김대식
    • 한국추진공학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.72-80
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    • 2018
  • 연소불안정 현상은 연소기 내부에서 열발생 섭동과 음향 압력 섭동 사이의 피드백 관계로부터 도출된다. 특히 항공용 엔진에 대한 배출 가스 규제가 강화되면서, 환형 연소기에서의 연소불안정 연구에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는 환형연소기에서 다양한 음향 모드를 계산할 수 있는 열음향 네트워크 모델을 개발 및 사용하였고, 이때 연소 모델은 화염전달함수를 적용하였다. 이와 같은 네트워크 모델을 사용하여 벤치마킹한 환형연소기의 실험데이터와 비교 분석하여 연소불안정 해석을 진행하였다.

네트워크 모델을 이용한 환형 가스터빈 연소기에서의 연소불안정 해석 (Combustion Instability Analysis Using Network Model in an Annular Gas Turbine Combustor)

  • 표영민;윤명곤;김대식
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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    • pp.896-904
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    • 2017
  • 희박 예혼합 연소기는 NOx 배출 규제를 만족시키지만, 연소불안정 현상을 야기하는 단점을 갖고 있다. 이때 연소불안정 현상은 연소기 내부에서 열발생 섭동과 음향 압력 섭동 사이의 피드백 관계로부터 도출된다. 특히 항공용 엔진에 대한 배출 가스 규제가 강화되면서, 환형 연소기에서의 연소불안정 연구에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는 환형연소기에서의 길이방향 및 환형 방향의 모드까지 계산할 수 있는 열음향 네트워크 모델을 개발 및 사용하였고, 이때 연소 모델은 화염전달함수를 적용하였다. 이와 같은 네트워크 모델을 사용하여 벤치마킹한 환형연소기의 실험데이터와 비교 분석하여 연소불안정 해석을 진행하였다.

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마이크로 가스터빈 엔진 개발 (Development of the Micro Gas Turbine Engine)

  • 김승우;권기훈;장일형
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 2001년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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    • pp.361-366
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    • 2001
  • A mim turbo-shaft engine of 50HP for UAV, which can be easily modified to turbo-prop and turbo-jet engine by sharing the core engine and has many applications to civilian demands and munitions, will be developed This kind of micro gas turbine engine has been developed mostly by the corporations which have special technology but are small in its scale. Especially, the gas turbine engine can be easily applied to other fields and developed by domestic technology, so that the sharing of technology is planed to realize through the cooperations with academies and research institutes. In this paper, the gas turbine engine, which has the compressor ratio of 3.8, the turbine inlet temperature of l180K and the engine speed higher than 100,000 rpm, is composed of centrifugal compressor, combustor, gas generator turbine, free power turbine and gear box. The competitiveness of the gas turbine engine can be obtained from minimizing its cost by the utilization of domestic infrastructure for the performance test and the decisive outsourcing.

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지상용 가스터빈 주동력장치(PPU) 연소기의 개발과 시험평가 (Development and Test of Gas Turbine Combustor for Ground Vehicle PPU(Primary Power Unit))

  • 이동훈;이강엽;전승배;양수석;고영성;최성만
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권8호
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    • pp.111-121
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    • 2005
  • 지상용 장비의 주 동력원으로 사용할 수 있는 출력 100kW급 가스터빈 엔진의 연소기를 개발하여 시험하였다. 이를 위해 환형역류형 연소기와 압력선회식 연료노즐을 채택하였고, 1차원 설계와 3차원 열, 유동해석을 통하여 연소기 설계를 수행하였으며, 연료노즐 시험, 연소기 리그 시험 등을 통하여 개발된 연소기의 성능을 확인하였다. 개발된 연소기를 엔진에 장착하여 각종 환경시험을 수행한 결과, 연소기 저온 점화성능, 내구 성능 등에서 만족할 만한 결과를 도출하였으며, 개발된 연소기는 지상용 주 동력장치에 성공적으로 적용되었다.

가스터빈용 환형연소기의 연소실 길이비에 따른 화염특성 (The Flame Characteristics of Annular Combustor for Gas Turbine according to Combustor Length Ratio)

  • 김재영;이동원;이기만
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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    • pp.127-130
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    • 2015
  • The objective of this study is to investigate the real flame shape and characteristic of annular combustor. To identify the effects of combustor length ratio and equivalence ratio on the flame shape in annular combustion configuration, the employed parameters are combustor length ratio 0.6-1.0, equivalence ratio 0.7-1.1. The flame shape is visualized using DSLR camera and precision optic mirror. The flame intensity is analyzed by $OH^{*}$ chemiluminescence images with ICCD camera. CO and NOx emission performance is also examined using an exhaust gas analyzer. From the visualized images, it is confirmed that the different tendency appeared in combustor length ratio 0.6-0.7 and 0.8-1.0. The results of $OH^{*}$ chemiluminescence show that the flame intensity is the most uniform for equivalence ratio 0.9. The smaller equivalence ratio is, the less emission of CO and NOx will be in this investigation range.

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끝벽의 설치 위치 및 변형 높이에 따른 환형 터빈 노즐 안내깃 캐스케이드 내 3차원 유동에 미치는 영향에 관한 수치해석 (Numerical Analysis on Effects of Positioning and Height of the Contoured Endwall on the Three-Dimensional Flow in an Annular Turbine Nozzle Guide Vane Cascade)

  • 이우상;김대현;민재홍;정진택
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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    • pp.3247-3252
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    • 2007
  • Endwall losses contribute significantly to the overall losses in modern turbomachinery, especially when aerodynamic airfoil load and pressure ratio are increased. Hence, reducing the extend and intensity of the secondary flow structures helps to enhance overall efficiency. From the large range of viable approaches, a promising combination positioning and height of endwall contouring was chosen. The objective of this study is to document the three-dimensional flow in a turbine cascade in terms of streamwise vorticity, total pressure loss distribution and static pressure distribution on the endwall and blade surface and to propose an appropriate positioning and height of the endwall contouring which show best secondary, overall loss reduction among the simulated endwall. The flow through the gas turbine were numerically analyzed using three dimensional Navier-Stroke equations with a commercial CFD code ANSYS CFX-10. The result shows that the overall loss is reduced near the flat endwall rather than contoured endwall, and the case of contoured endwall installed at 30% from leading edge with height of 25% for span showed best performance.

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1D 네트워크 모델을 이용한 항공용 가스터빈 연소기에서의 음향장 해석 (Acoustic Field Analysis using 1D Network Model in an Aero Gas Turbine Combustor)

  • 표영민;박희호;정승채;김대식
    • 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.

마이크로 가스터빈 시험 장치 개발 (Development of Test Facility for Micro Gas Turbine)

  • 임형수;최범석;박무룡;황순찬;박준영;서정민;방제성;임영철;오인균;김병옥;조주형
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제18권5호
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    • pp.42-48
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    • 2015
  • To improve the core technology of the micro gas turbine, the performance test facility was developed. This paper is focusing on the explanation of the characteristics of micro gas turbine and its assist devices. Major part of micro gas turbine were radial type of compressor, annular type of combustor, radial type of turbine, thrust foil bearing, radial foil bearing and generator. The assist devices were consist of exhaust duct, inverter, data acquisition system, load bank and test cell. Before building up the test facility, the component test was previously conducted to confirm the component performance. After the test facility was prepared, the motoring test was conducted to investigate the rotor dynamic characteristics of the micro gas turbine. Also, the part load performance test was performed. With a developed micro gas turbine test facility, the improved core technology about the micro gas turbine can be suggested to the related industries.