• 대한기계학회논문집B
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• 제20권10호
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• pp.3243-3250
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• 1996

Emission characteristics of nitric oxides and carbon monoxide from a porous media combustor has been experiment studied. The relationship between the change of flame shape and emission has also been examined. As the equivalence ratio decreases, the flame shape on the ceramic matrix plate changes from a diffusion flame, R(radiant)-type flame, to B(Blue)-type flame. With large fuel flow rate, R-type flame turns to be two dimensional R-II type flame around the equivalence of 0.7. Carbon monoxide emission increases very rapid with decreasing equivalence ratio. It changes a lot from some 10 ppm to 100-10,000 ppm with the change of flame type from R-I to R-II type. Nitric oxide emission from the premixed burner is less than 25 ppm over all range of fuel flow rate, which is less than 20% of NOx emission from conventional gas burners.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2004년도 제29회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.197-205
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• 2004

Most of gas turbines is operated by the type of dry premixed combustion to reduce NOx emission and economize fuel consumption. However this type operation, combustion induced instability brought failure problems cause by high pressure and heat release fluctuations. Though there has been lots of studies since Lord Rayleigh to understand this instability mechanism and control the instabilities, none of them made matters clear. In order to understand the instability phenomena, a simple experimental study with dump combustor was conducted at the moderate pressure and ambient temperature conditions. From this model gas turbine combustor self-excited instabilities at the resonance mode(200Hz) and bulk mode(10Hz) were occurred and observed at the three points of view; pressure, heat release and equivalence ratio which are acquired by peizo-electric transducer, HICCD camera and acetone LIF respectively. From this results we could see the instability mechanism clear with the account of time scale analysis which explained by the propagation of pressure wave to the upward of mixture stream and convectional transfer of the equivalence ratio fluctuation by this pressure fluctuation.

• 한국추진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.57-69
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• 2012

본 연구는 희박 예혼합 연소기에서 연소실과 연료-공기 혼합부의 공진모드의 관계가 연소불안정에 어떤 영향을 미치고 있는지에 대하여 실험적으로 확인한 연구이다. 다체널 동압측정을 통하여 각각 위치에서 동압의 모드와 각 센서들간의 phase를 분석하여 연소불안정의 원인을 규명할 수 있었다. 연소실의 길이(800~1800)와 혼합부의 길이(470, 550, 870 mm)를 음향학적 경계로 일치시켜 연소불안정 특성을 확인해 보았을 때 두가지 서로 다른 연소불안정 모드를 확인할 수 있었는데 저주파 연소불안정 특성은 화염의 열방출 섭동과 연소실의 공진모드에 기인하며, 고주파 영역대의 연소불안정 현상은 혼합부의 길이를 변경하였을 때 발생하는 또 다른 불안정 현상임을 실험적으로 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.46-53
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• 2017

본 논문은 "예혼합실+노즐+연소실"의 3단으로 구성된 예혼합 가스터빈 연소기의 열음향모델을 제시한다. 음향장의 동적특성은 화염섭동을 입력으로 화염면에서의 속도를 출력으로 하는 음향전달함수로 표현되었다. 음향전달함수의 극점들을 분석함으로서 음향장의 공진주파수는 각 단 사이의 면적비, 그리고 음향파가 각 단을 왕복 운동하는 3개 주파수들의 조합으로 주어짐을 보였다. 극점을 나타내는 함수의 형태를 분석하여 3단 연소기의 여러 파라미터가 변함에 따라서 공진주파수가 어떻게 변하는가에 대하여 해석적으로 분석하였고 문헌의 실험결과와 일치함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.763-768
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• 2011

최근 대두되고 있는 바이오가스(Biogas)를 이중 희박 예혼합 가스터빈 연소기에 적용하기 위한 연구로써, 기존 개발된 실물형 이중 희박 예혼합 연소기 버너헤드에 바이오가스 조성을 모사한 $CO_2$ 희석 연료를 사용하여, 가스터빈 연소기의 연소불안정에 미치는 영향을 연구하였다. 이중 스월이 적용된 이중화염에서 연료분배율(Pilot fuel mass fraction)에 따라 화염구조가 상이하며 이에 따라 연소장의 온도분포와 연소불안정 특성이 결정된다. 동압신호와 phase-resolved $OH^*$ 이미지를 통해 연료분배율 변화와 $CO_2$ 희석률 증가에 따른 연소불안정 크기 감소와 그 경향을 알 수 있었다. $CO_2$ 희석에 의해 열방출 섭동의 크기가 감소하고 화염속도가 감소하며 이에 따라 화염면의 팽창 즉, 체적의 증가로 인해 연소불안정이 감소되는 것을 실험을 통해 확인하였다.

• 한국연소학회지
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• 제9권1호
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• pp.11-17
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• 2004

The purposes of this study are to analyze nitrogen oxides(NOx) formation mechanism and to reduce abnormal NOx emissions in gas turbines. Industrial gas turbines emissions have potential to negative affect to the atmosphere in many different ways such as photochemical smog, acid rain and global warming. In conventional gas turbine combustors, one of the main pollutants such as nitrogen oxide(NOx) species, are principally formed from combustion process of fuel with oxygen in the primary combustion zone, and their emission levels are highly depend on peak temperatures in the combustor. In order to examine the characteristics and the effect of NOx formation, we used gas turbine of which commercial operating in Korea. From the examination, it has been found that NOx emissions are relatively high at low load(output) and during combustion mode change. Also, the effect of Air/Fuel ratio was considered. As the Air/Fuel ratio was increased in Lean-Lean mode, the NOx emission was decreased. The results of this study indicated that NOx emission levels are highly depend on peak temperature and pressure of combustion process in the combustor.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.86-91
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• 2007

A study was performed to understand self-excited pressure fluctuations in the lean premixed flames and to evaluate the effect of Helmholtz resonator on the pressure fluctuations. As low-frequency pressure fluctuations have been reported to cause fatal damage to the combustor and the entire system, Helmholtz-type resonators, which reduce the damage by low-frequency pressure fluctuation in the combustor, are attached to the channel of unburned mixture flow. It is found that the range of low-frequency pressure fluctuations of flame mode 2 is narrowed by the attachment of Helmholtz resonators. From this result, if Helmholtz-type resonators are applied to actual gas turbine combustor, it is confirmed that Helmholtz resonators attached on the fuel discharge hole are also effective for narrowing the range of flame mode 2

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.289-292
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• 2009

다중 스월 환형 연소기의 난류 유동장을 Large Eddy Simulation(LES)와 병렬 계산 기법을 사용하여 모사하였다. 해석에 이용된 연소기 모델은 GEAE 의 LM6000 연소기이다. 연소기 내에서 와류의 생성과 소멸은 단일 인젝터 해석결과와 유사하나, 인젝터간 상호 인접구간에서의 와류의 충돌은 인젝터간 와류 강도가 다르며, 이로 인하여 복잡하고 강한 압력파가 연소실 내에 전파됨을 확인하였다. 특히 다중 스월인젝터를 모사하므로서 횡방향의 압력 진동이 수치적으로 포획되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.236-241
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• 2009

사각 스월 연소기의 냉각 유동에 의한 비반응 난류 유동 특성을 파악하기 위하여 3차원 Large Eddy Simulation(LES)을 수행하였고, 후처리 기법으로 Proper Orthogonal Decomposition(POD) 분석을 이용하였다. 해석에 이용된 연소기 모델은 GEAE사의 LM6000 연소기이다. 냉각 유동의 유입시 전단층(shear layer)의 속도 증가로 인해 중심 재순환 영역의 와류 강도는 강해진 반면 코너 재순환 영역의 와류 강도는 약해진 것을 관찰하였다. 또한 연소실 내 압력변동 폭이 감소하였으며, longitudinal acoustic mode의 감쇠가 두드러지게 나타난 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.240-243
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• 2003

Combustion instability phenomena have been observed in various different combustion systems. For each specific combustion system, pressure fluctuations measured during high frequency combustion instability presented many different characteristics. High frequency instability occurring in a lean premixed gas turbine combustor mar be dominantly affected by a nonlinear relation between pressure oscillations and heat release rate fluctuations, and gas dynamics plays a crucial role in determining an amplitude of a limit cycle for a liquid rocket thrust chamber. Combustion instability phenomena manifest their inherent nonlinear characteristics. One is a limit cycle and the other bifurcation described by nonlinear time series analysis.