Combustion Instability and Active Control in a Dump Combustor

덤프 연소기에서의 연소불안정과 능동제어에 대한 연구

The mixed acoustic-convective mode combustion instability and the possibility of combustion control using a loudspeaker to these instabilities were studied. By changing inlet velocity, combustor length and equivalence ratio, the dynamic pressure signals and the flame structures were simultaneously taken. The results showed that as the combustor length increased and the inlet velocity decreased, the instability frequency decreased and the maximum power spectral densities of the dynamic pressures generally decreased. The instability frequency could be affected by an equivalence ratio over the operating conditions. From the data of close-loop control, as the loudspeaker may work out-of-phase with the natural instability, the optimum time-delay controller was confirmed to be able to reduce the vortex shedding from the mixed acoustic-convective mode combustion instability.

혼합 acoustic-convective 모드 연소불안정과 스피커를 이용한 능동제어의 가능성에 대한 연구를 수행 하였다. 유입속도, 연소실 길이, 당량비를 변화시켜 가면서 동압과 화염구조를 동시 측정하였다. 유입속도와 연소실 길이는 덤프 연소기에서의 와류 생존시간에 영향을 주기 때문에, 연소길 길이가 길어질수록 그리고 유입속도가 작아질수록 연소불안정의 주파수는 작아지고, 동압에서 얻어진 최대 전력스펙트럼밀도 또한 전반적으로 작아지는 경향을 보였다. 당량비에 따라 불안정의 강도와 주파수 특성도 변했는데, 당량비의 증가에 따라 불안정 주파수와 연소불안정 강도는 증가하는 경향을 나타내었다. 폐루프 방식의 제어를 통하여 스피커를 이용한 능동제어는 이러한 혼합 acoustic-convective 모드 연소불안정으로 발생하는 와류의 발전을 감소시킬 수 있음을 확인하였다.