• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.279-282
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• 2002

Recently, gas turbines for power generation adopt multistage DLN(Dry Low NOx) type combustion, where diffusion combustion is applied at low load and, with increase in load, the combustion mode is changed to lean premixed combustion to reduce NOx emissive concentration. However, during the mode changeover from diffusion to premixed flame, unfavorable phenomena, such as flashback, high amplitude combustion oscillations, or thermal damage of combustor parts could frequently occur. In the present study, to apply for the analysis of such unfavorable phenomena, three-dimensional CFD investigations are carried out to compare the detailed flow characteristics and temperature distribution inside the gas turbine combustor before and after combustion mode changeover. The fuel considered here is pure methane gas. A standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model with wall function and a P-N type radiation heat transfer model, have been utilized. To analyze the complex geometric effects of combustor parts on combustion characteristics, fuel nozzles, a swirl vane f3r fuel-air mixing, and cooling air holes on the combustor liner wall, are included in this simulation.

• 한국추진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.61-69
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• 2016

본 연구는 이중 선회 가스터빈 연소기에서 연소실 길이와 열용량을 변수로 연소불안정 현상과 관련된 결과이다. 특히 열용량이 상대적으로 작은 구간에서 연소실 길이가 길어지면 공진 주파수의 값이 일정하게 유지되는 맥놀이 현상이 발생하는 것이 확인되었다. 이러한 맥놀이 현상은 메인 화염과 파일럿 화염이 각각 다른 주기로 거동하기 때문에 발생되었으며, 연소실 길이가 증가하여도 주파수의 값이 변하지 않는 현상은 메인 화염과 파일럿 화염의 서로 다른 상호작용 결과라고 판단된다.

• 한국분무공학회지
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• 제9권3호
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• pp.35-41
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• 2004

The spray characteristics were investigated to study the effect of shroud air with swirl flow on simplex type fuel injector for gas turbine combustor. The spray tests using PDA(Phase Doppler Anemometry) technique were conducted to compare the performance of simplex atomizer with $0^{\circ},\;40^{\circ},\;50^{\circ}$ swirled-shroud air conditions. In this study. we found that the injector with strong swirled-shroud air has the better atomization Performance compared with weaker swirled and non-swirled conditions.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권7호
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• pp.1022-1029
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• 1998

The relation of the inlet fuel distribution, velocity, and overall equivalence ratio to the stability of a lean burning no-swirl dump combustor was examined. Premixed or partially premixed natural gas was introduced into the air stream, which flowed to the dump region through an annular inlet pipe. Inlet air was preheated upto 400 deg.C. Combustion instability was observed to occur at higher value of equivalence ratio (> 0.6) as the degree of unpremixedness was increased. Instabilities exhibited a dominant frequency of ~ 500 Hz, which corresponded to a half wave mode of combustor. CH chemiluminescence and pressure fluctuations were in-phase when combustion instabilities occurred. Acetone LIF images revealed that there was a strong fuel concentration gradient across the inlet annulus. Phase resolved OH LIF images showed that inlet fuel distribution was affected by the combustion instabilities.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.187-199
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• 2011

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 길이와 혼합부의 길이를 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.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.242-250
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• 2006

The impacts of equivalence ratio on the flow structure and flame dynamics in a model gas turbine combustor are investigated using large eddy simulation(LES). Dynamic k-equation model and G-equation flamelet model are employed as LES subgrid model for flow and combustion, respectively. As a result of mean flow field for each equivalence ratio, the increase of equivalence ratio brings about the decrease of swirl intensity through the modification of thermal effect and viscosity, although the same swirl intensity is imposed at inlet. The changes of vortical structure and turbulent intensity etc. near flame surface are occurred consequently. That is, the decrease of equivalence ratio can leads to the increase of heat release fluctuation by the more increased turbulent intensity and fluctuation of recirculation flow. In addition, the effect of inner vortex generated from vortex breakdown on the heat release fluctuation is increased gradually with the decrease of equivalence ratio. Finally, it can be identified that the variations of vortical structure play an important role in combustion instability, even though the small change of equivalence ratio is occurred.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.259-264
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• 2004

성능이 우수한 액체로켓엔진 개발을 위해서 연소기 효율에 매우 큰 영향을 미치는 분사기 개발이 매우 중요하다 본 논문에서는 실물형 연소기 개발 전단계로 수행된 여러 가지의 축소형 연소기에 대한 설계 그리고 연소시험 결과에 대하여 논하였다. 충돌형 분사기 1종, 와류 딪힘형 분사기 1종, 와류분사기 혼합형 4종을 장착한 총 6종의 축소형 연소기를 제작하였다. 축소형 연소기의 연소시험은 대체로 성공적이었으며 연소 효율은 설계 목표치를 상회하였고 추진제 차압은 설계치와 비슷한 값이었으며 동압은 규제조건을 만족하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.186-190
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• 2006

본 연구에서는 액체로켓엔진의 연소기에 장착되는 동축 스월형 분사기의 분무 특성에 대해 연구하고자 하였으며 특히 외측 오리피스의 초기 분열 조건에 대한 액막의 두께 및 분무각을 정확히 예측하고자 수력학적인 이론으로부터 유효단면적 개념을 도입하고 분사기의 특성을 결정짓는 변수들을 재정의 하였다. 이러한 유도로부터 계산된 SMD 등은 실험치와 비교적 잘 일치하는 것을 볼 수 있었으며 분무각 및 분무두께 등은 정성적으로 잘 일치하는 것을 볼 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.26-33
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• 2014

기체중심 스월 인젝터는 대형 액체 로켓 엔진의 주연소기로 광범위하게 사용되고 있다. 케로신과 산소과잉 가스와 같은 기체-액체 추진제들은 임계 압력 이상의 높은 압력 조건에서 혼합, 연소되므로 대기조건에서의 비연소 분무실험은 실제적인 분무 거동을 정확히 재현할 수 없다. 기체중심 스월 인젝터에서 실제 조건과 유사한 분무 패턴을 관측하기 위해서, 고압 챔버와 제어 시스템이 구성되었고 선명한 가시화 결과를 얻기 위하여 실험 과정이 정밀하게 제어되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.19-28
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• 2010

연소불안정 현상은 연소기 내에서 발생되는 열해리와 음압간의 상호 커플링에 의해 발생된다. 이 때, 음압은 인젝터에서 분무되는 추진제 유량에 섭동을 발생시키고, 섭동된 유량은 다시 연소에 영향을 주 게 된다. 따라서, 연소에 큰 영향을 미치는 인젝터를 이용하여 연소불안정 현상을 제어하기 위한 인젝터 동특성 연구가 1970년대부터 러시아에서 시작되었다. 인젝터의 동특성 연구를 위해 인위적인 압력 섭동을 주기 위한 장치를 제작하였고, 인젝터 출구에서 발생되는 유량 섭동을 측정하기 위한 기법을 개발하였다. 압력섭동 발생장치와 유량섭동 측정방법을 이용하여 압력섭동에 의해 단일 스월 인젝터 출구에서 발생되는 유량 및 압력, 액막두께, 축방향 속도 등의 섭동 값을 실시간으로 획득하였고, 이를 통해 각 변수들의 위상-진폭 특성을 파악하였다.