• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.21 no.5
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• pp.54-60
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• 2017

In order to identify the characteristics of the flame transfer function gain, cold-flow transfer function was introduced, which is the part of the combustion instability research. Nitrogen and carbon dioxide was used to obtain the cold-flow transfer function and input/output variables was measured by hot wire anemometry. Density and fluid flow rate affect the cold-flow transfer function gain and peak frequency. In addition, acoustic resonance frequency affects the peak frequency of gain in the fuel feeding line.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.15 no.6
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• pp.98-106
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• 2011

This paper reviews the state-of-the-art thermoacoustic(TA) modeling techniques and research trend to predict major parameters determining combustion instabilities in lean premixed gas turbine combustors. Linear TA modeling results give us an information on eigenfrequencies and initial growth rate of the instabilities. For the prediction, linear relation equation between acoustic waves and heat release oscillations should be derived in the determined system. Key information for this analysis is to determine the heat release fluctuations in the combustor, which is typically obtained by using n-${\tau}$ function from flame transfer function measurements and/or predictions. Great advancement in the linear TA modeling has been made over a couple of decades, and some successful prediction results have been reported in actual gas turbine combustors. However nonlinear TA model developments which are required to analyze nonlinear system behaviors such as limit cycle saturation and transition phenomena are still limited in a very simple system. In order to fully understand combustion instabilities in a complicated real system, nonlinear flame dynamics and acoustic wave interaction with nonlinear system boundary conditions should be explained from the nonlinear TA model developments.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.15 no.4
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• pp.35-40
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• 2011

An experimental study of the flame response in a turbulent premixed combustor has been conducted in order to investigate mechanisms for combustion instabilities in a lean premixed gas turbine combustor. A lab-scale combustor and mixing section system were fabricated to measure the flame transfer function. Measurements are made of the velocity fluctuation in the nozzle using hot wire anemometry and of the heat release fluctuation in the combustor using chemiluminescence emission. The results show that the flame transfer functions are greatly dependent on the modulation frequency as well as operating conditions such as equivalence ratio. Flame dynamics can be generalized as a function of Strouhal number which is a ratio of flame length to modulation wave length.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.29-29
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• 1998

고체 추진제 연소불안정에 관한 해석은 준-정상 1차원 해석인 QSHOD(Quasi-Steady Homogcneous One-Dimension)에 의하여 단순화된 지배방정식을 이용하여 응축영역을 해석하는 것이 일반적이다. 이때 외부교란에 대한 기체영역과 표면반응 영역의 응답은 화학반응이 발생하지 않는 고체영역의 응답에 비하여 매우 빠르므로 준-정상적인 거동을 한다. 본 연구에서는 복사열전달에 의한 열속(heat flux)이 고체 추진제의 표면에 존재하며 이 중의 일부가 고체영역에서 흡수될 때 표면에서의 선형교란을 고려한 ZN(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 이용하여 연소불안정 현상을 이론적으로 해석하여 연소불안정 현상을 설명할 수 있는 연소 응답함수를 구하였다. 본 연구에서 얻어진 응답함수를 해석함으로써, Zebrowski등$^{(5)}$ 에 의하여 얻어진 복사열 교란에 대한 응답함수가 과소 평가된 응답특성을 나타내고 있음을 알았다. 또한 응답함수의 고유불안정성을 판별하는 민감계수 r과 k의 영역의 해석으로부터 SOn등$^{(6)}$ 에 의하여 밝혀진 안정 경계선의 안정한 영역보다 본 연구에서 구한 안정 경계영역이 줄어드는 경향을 보여주고 있다. 이것은 (6)에서 과소 평가된 복사열전달의 영향을 수정한 결과 때문이다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.20 no.3
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• pp.78-86
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• 2016

In this paper we propose a new frame transfer function model describing the variations of a heat release rate in response to an external flow oscillation in gas turbine systems. A critical difference of our model compared to the so-called $n-{\tau}$ model which has been widely used for a prediction of combustion instability (CI), is that our model is able to describe a nonlinear relation between phase and frequency. In contrast, the phase part of the $n-{\tau}$ model is a pure time delay and thus the phase should be a linear function of frequency, which is inconsistent with many experimental results of real combustion systems. For an illustration, our new model is applied to experimental data and the effect of phase nonlinearity is investigated in the context of combustion instability.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.22-22
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• 1999

교란에 대한 고체 추진제의 연소율의 반등에 대한 이해는 고성능 추진제를 설계하는데 매우 중요한 요소이다. 그 동안의 연구는 고체 추진제의 표면에서 발생하는 교란이 매우 작은 크기로 발생한다는 선형적인 가정을 사용하여 이론적인 응답 함수를 구하였다. 특히 실험실에서 행해지는 교란에 대한 추진제의 응답 함수를 구하기 위하여 이용한 비집촉식 교란 방법을 사용하였다. 이 경우 추진제 표면으로 전달되는 복사열 전달의 크기는 레이저에 의한 복사 일전달과 기체 영의 화염에 의한 열전달을 동시에 고려하여야 한다. 그러나 언급하였던 것처럼 대부분의 이론적 연구는 추진제 표면의 온도 구매가 단열인 것으로 가정하여 진행하였다. 이러한 가정을 기체 영역으로부터 추진제로 전달되는 열전달 량이 작은 점소화초기 등에서 타당한 가정이나, 기체 영역에서 연소가 활발하게 진행되는 경우에는 비합리적인 가정이다. 본 연구에서는. 추진제의 응축 영역에서 분포 화학 반응이 발생하여, 기체 영역에서 화학반응에 의한 연소가 진행되는 경우, 복사 열전달의 교란에 대한 추진제의 응답함수를 수치적으로 계산하였다. 이때 기체 영역에서 발생하는 연소 반응은 De Luca 등에 의하여 제안된 실험적 모델인 $\alpha$ $\beta$ ${\gamma}$ 화염 모델을 사용하였으며, 추진제 표면에서의 열전달 균형에 의한 경계 조건을 사용하였다. 그러나 외부로부터 입사되는 복사광 레이저와 기체 영역의 상호 간섭은 고려하지 않았다. 수치 계산에 의한 응답 함수의 특징은 단열 조건이 사용된 이론적 응답 함수에 비하여 낮은 값을 나타내었으며, 최대치를 보이는 주파수 영역도 이론 함수에 비하여 다른 값을 보여주고 있다.연구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.의 향상으로, 음성개선에 효과적이라고 사료되었으며, 이 방법이 편측 성대마비 환자의 효과적인 음성개선의 치료방법의 하나로 응용될 수 있으리라 생각된다..7%), 혈액투석, 식도부분절제술 및 위루술·위회장문합술을 시행한 경우가 각 1례(2.9%)씩이었다. 13) 심각한 합병증은 9례(26.5%)에서 보였는데 그중 식도협착증이 6례(17.6%), 급성신부전증 1례(2.9%), 종격동기흉과 폐염이 병발한 경우와 폐염이 각 1례(2.9%)였다. 14

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.21 no.5
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• pp.46-53
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• 2017

This paper deals with an acoustic model for a lean premixed gas turbine combustor composed of three stages: premixing chamber, nozzle and flame tube. Our model is given as an acoustic transfer function whose input is a heat release rate perturbation and output is a velocity perturbation at a flame location. We have shown that the resonance frequencies are functions of three round-trip frequencies of acoustic wave in each stage, and area ratios between stages. By analyzing poles of the acoustic transfer function, we could characterize resonant frequencies and their dependency on various system parameters of a combustor. It was found that our analytic findings match with existing numerical and experimental results in literature.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.22 no.2
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• pp.55-61
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• 2017

This study has investigated the relationship between heat release fluctuations and the flow perturbations in a partially premixed gas turbine combustor using a commercial CFD code. Special focus of the current work is placed on the effect of equivalence ratio on the flame dynamics in a partially-premixed system. As the first step for this combustion dynamics study in the non-perfectly premixed combustor, flame behaviors are modeled and then compared with measured results under both steady and unsteady conditions. The calculated results of the flame transfer function with equivalence ratio fluctuation are found to well capture the main qualitative characteristics of the combustion dynamics for the partially-premixed flames.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.2 no.1
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• pp.59-66
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• 1998

The combustion instability analysis of solid propellants is generally done by the simplified governing equations for chemically inert condensed phase region with QSHOD assumption. Since the gas phase and surface reaction layer can be more rapidly relaxed to the external perturbations than the condensed phase, these regions are treated as quasi-steady manner in the analysis. In this paper, the classical ZN(Zeldovic-Novozhilov)approach was re-examined with the presence of radiation augmented burning enhancement in the combustion. Also, the surface reaction was assumed to partially absorb the incident radiant heat fluxes and pass the remaining to the chemically inert condensed phase. As a result of the analysis, the burning rate response function was obtained which consists of a pressure response function and a radiation response function. The response function was shown to be able to predict the results of T-burner tests.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1990.10a
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• pp.9-14
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• 1990

맥동 연소기는 기존의 연속 연소식 연소기에 비하여 높은 열효율, 소형화, 연소과정의 개선, 시동후 점화플러그 및 송풍팬의 불필요, 자력 배기와 장시 간 안전 운전등의 장점들로 인하여 최근 연구대상으로서 주목을 받고 있다. 맥동연소 현상은 1800년경부터 알려졌음에도 불구하고 기본적인 연소메카니 즘 및 기본동작 원리에 대한 미비점 및 높은 소음 등으로 인하여 종래의 연 구는 거의 실험을 통하여 이루어 졌으며 이러한 것들이 현재까지도 맥동 연 소기의 발전에 걸림돌이 되고 있다. 맥동 연소기가 산업용 및 가정용 열기기 로서 사용되기 위하여 진동과 소음의 감소에 대한 엄격한 요구를 만족하지 않으면 안된다. 따라서, 그에 대한 효과적인 방지 설계를 하기 위하여 진동 원과 소음원이 어느 부위에서 전달되어 오는지를 파악하는 것이 중요하다.. 본 연구에서는 맥동연소기의 소음원을 규명하기 위하여 종래에 사용되어 온 주파수 응답함수법과 소음원간에 강한 상관관계가 존재하는 경우에 사용되 는 기여도함수법을 이용하여 다차원 스펙트럼해석법에 의하여 입출력간의 기여관계를 규명하였다.