Acoustic Damping Swirl Injector for Reduction of Combustion Instability

연소불안정 저감을 위한 음향학적 감쇠기능성 스월 인젝터

Swirl injector with multi-stage tangential entry was analyzed to suppress high-frequency combustion instability in Liquid Rocket Engines. In order to analyze the effect of swirl injector as an acoustic absorber, swirl injector was regarded as a quarter-wave resonator and it's damping capacity is verified in atmospheric temperature. It has a finite mode of vibration and natural frequencies which can be tuned to the natural frequencies of a model combustion chamber. When the targeted injector for each modes is located at anti-node point, the amplitude of modes was decreased. And when the injector of large diameter is mounted, the split of mode which accompanies the decrease of amplitude appeared. From the experimental data, it is proved that if the location of injector mounted is located at an anti-node position of the targeted modes with proper volume, the amplitude of modes is decreased and the split of modes occurs at anti-node point.

액체로켓엔진에서 고주파 연소불안정을 제어하기 위하여 다단 접선 유입구를 갖는 스월 인젝터를 분석하였다. 음향흡수자로서 인젝터의 효과를 분석하기 위하여 인젝터는 1/4 파장 공명기로 해석하였고, 상온에서 감쇠 효과의 적합성을 검증하였다. 이러한 인젝터는 모델 챔버의 고유주파수에 동조 시킬 수 있는 고유주파수를 갖게 된다. 각각의 모드에 동조된 인젝터를 배(anti-node point)에 장착하여야만, 타겟모드의 진폭을 감소시킬 수 있었고, 큰 지름의 인젝터를 사용하였을 때 보다 큰 진폭의 감쇠를 동반하면서 모드 분리 현상이 나타났다. 이러한 실험 결과로부터 타겟모드에 동조된 인젝터를 적당한 볼륨으로 배(anti-node point)에 장착한다면, 모드 진폭이 감쇠하게 되고, 완전한 배(anti-node point)에서는 모드분리현상이 발생됨을 확인하였다.