Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Experimental Study of Thermo-Flow Field in a Model Gas Turbine Combustor with Various Swirl Conditions

스월변화에 따른 모형 가스터빈 연소기의 열유동장의 실험적 연구

  • 류송열 (한국항공대학교 대학원) ;
  • 구자예 (항국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)
  • Published : 2002.06.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Characteristics of kerosine spray combustion were investigated at various swirl condition. PDPA(Phase Doppler Particle Analysis) was used to measure the droplet sizes and velocities. R-type(Platinum vs. Platinum-13%rhodium) thermocouple was used to measure the temperature of combustion flow field inside model combustor. A visualization of spray and flame was performed with still camera. As swirl number increases due to increase of swirl vane angle, the spray and the flame were developed to radial direction rapidly. When swirl number is small, the configuration of flame is cone type, but swirl number is large, the configuration of flame is cylindrical type due to enhanced mixing by the transport of swirl momentum.

가스터빈 연소기의 스월러와 노즐을 제작하여 스월러 형상 변화에 따른 비연소시 케로신 분무 특성과 연소시에 열유동장의 특성을 조사하였다. 액적의 크기(SMD)와 속도를 파악하기 위해서 위상도플러입자분석기(PDPA)를 이용하였고, 연소 온도를 조사하기 위해서 R-type 열전대(Platinum vs. Platinum-13%rhodium)를 이용하였다. 분무와 화염의 가시화는 스틸 카메라를 이용하였다. 스월러각이 커서 스월수가 큰 경우에 분무 및 화염이 반경방향으로 빠르게 발전하였다. 화염은 스월수가 작을 때는 원추형의 화염이 형성되지만 스월수가 커지면서 스월 모멘텀이 중심축으로 이송되고 혼합이 촉진되어 원통형으로 바뀌었다.

Keywords

References

  1. A. H. Lefebvre, Gas Turbine Combustion,Hemisphere Publishing, 1983.
  2. A. M. Mellor, Design of Modern Turbine Combustor, Academic Press Limited, 1990.
  3. A. H. Lefebvre, “Fitty Year of Gas Turbine Fuel Injection," Atomization and Sprays, Vol.10, pp.215-276, 2000.
  4. H. Koh, D. Kim, K. Jung, J.H. Park, and Y. Yoon, "The effects of Swirler Geometry on the Performance of Gas Turbine Combustor Using Plaanar Imaging Technique," AIAA-2001-3757, 2001.
  5. 한영민, 설우석, 이대성, 정인석, “공기 충돌형 분무화에서 액적과 공기의 상호작용에 대한실험," 1997 한국항공우주학회 추계 학술발표회논문집, 1997.
  6. T. V. Bach and F. C. Gouldin, "FlowMeasurements in a Model Swirl Combustor,"AIAA Journal Vol. 20, No. 5, pp.642-651, 1982. https://doi.org/10.2514/3.51122
  7. M. Arai, T. M. Farag, and H. Hiroyasu,"Flow Characterization with and withoutCombustion in a Swirl Type Combustor,"Proceeding of The 1983 Tokyo International SasTurbine Congress, 1983.
  8. A. K. Gupta, D.G. Lilley and N. Syred,Swirl Flows, Abacus press, 1984.
  9. J. M. Beer, N. A. Chigier, Combustion Aerodvnamics, John Wiley, New York, 1972.
  10. S. Nakamura, K. Hyodo, and O. Kawaguchi, "Structure of the Primary Region of a Model Gas Turbine Combustor," Aerothermodynamics in combustors IUTAM Symposium Taipei, Taiwan, 1991.