• 한국추진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.115-128
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• 2006

스크램제트 추진기술에 대한 최근 개발동향과 주요기술을 분석하였다. 스크램제트엔진은 지난 10여년간 급속한 기술 발전으로 지상시험에서 비행시험 단계에 접어들고 있으며, 수년 내 실용시험을 목표로 활발하게 연구개발 중이다. 광범위한 비행 마하수를 만족하는 이중연소램제트와 이중모드램제트 형태의 엔진은 각각 군용과 민수용으로 개발되고 있으며, 복합엔진은 차세대 우주발사체의 대안으로 개발되고 있다. 엔진 작동 특성의 미케니즘에 대한 정확한 이해와 이에 상응되는 기술, 흡열연료 및 CSiC 복합재료를 사용한 내열 문제 해결, 가변 흡입구와 노즐을 이용한 안정된 추진력 구현을 목전에 두고 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권1호
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• pp.43-50
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• 2009

터보펌프-가스발생기 연계시험에서 작동점 변경을 위해 거치는 중간 작동점의 특성을 시스템 모사 프로그램으로 검토하였다. 중간 작동점에서 펌프 토출압, 가스발생기 혼합비, 가스발생기 온도, 가스발생기 압력 등의 변수를 안전한 시험기 운용을 고려하여 검토하였다. 터보펌프-가스발생기 연계시험기와 엔진시스템을 비교한 결과 중간 작동점이 차이는 작지만 서로 다르고 이는 엔진 시스템에서 연소기 유량에 따른 연소압 변화가 발생하기 때문이다. 연소기 배관의 밸브 변경을 우선할 때 중간 작동점이 보다 안전한 영역에 위치한다.

• 한국연소학회지
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• 제15권1호
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• pp.12-21
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• 2010

The main objective of this study was investigation of combustion instability characteristics in a lean partially premixed gas turbine dump combustor. Dynamic pressure transducers were located on combustor and inlet section to observe combustion pressure oscillation and difference at each measurement places. Also flame shape and $CH^*$ chemiluminescence were measured using a high speed ICCD camera. The combustor length was varied in order to have different acoustic characteristics from 800 to 1090 mm. The first section of this paper shows the stability map in model gas turbine combustor. And the effects of combustor length, mixture velocity in the mixing section and equivalence ratio were studied by the pressure perturbation and heat release oscillation. Also, the instability frequency and mode analysis were studied in last two sections. We observed two dominant instability frequencies in this study. Lower frequencies were obtained at lower equivalence ratio region and it was associated with a fundamental longitudinal mode of combustor length. Higher frequencies were observed in higher equivalence ratio conditions. It was related to secondary longitudinal mode of combustor and mixing section. In this instability characteristics, pressure oscillation of mixing section part was larger than pressure oscillation of combustor. As a result, combustion instability was strongly affected by acoustic characteristics of combustor and mixing section geometry.

• 설비공학논문집
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• 제22권3호
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• pp.156-164
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• 2010

Combustion instability is a major issue in design of gas turbine combustors for efficient operation with low emissions. Combustion instability is induced by the interaction of the unsteady heat release of the combustion process and the change in the acoustic pressure in the combustion chamber. In an effort to develop a technique to predict self-excited combustion instability of gas turbine combustors, a new stability analysis method based on the transfer matrix method is developed. The method views the combustion system as a one-dimensional acoustic system with a side branch and describes the heat source as the input to the system. This approach makes it possible to use not only the advantages of the transfer matrix method but also well established classic control theories. The approach is applied to a gas turbine combustion system, which shows the validity and effectiveness of the approach.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.129-132
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• 2008

30톤급 액체로켓엔진 가스발생기의 연소 특성에 대한 연구를 수행하였다. 개발 초기 가스발생기는 터빈 매니폴드 출구를 모사하는 노즐을 후단에 장착한 상태에서 연소시험을 진행하였다. 이후 가스발생기와 터빈부의 공진모드를 모사하는 연장배관을 가스발생기와 노즐 사이에 추가하여 시험이 이루어졌으며, 최종적으로 터보펌프의 터빈부를 연결한 상태에서 연소시험을 수행하였다. 본 논문에서는 이와 관련된 온도 분포, 압력섭동 결과들을 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.107-110
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• 2009

연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적위치에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 감소시킬 수 있었다. 또한 이러한 결과를 바탕으로 능동적으로 동조되는 수동제어방식의 가능성에 대해서 알아보고자 한다.

• 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.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1449-1457
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• 2009

Combustion instability is a major issue in design of co-generation gas turbine combustors for efficient operation with low emissions. Combustion instability is induced by the interaction of the unsteady heat release of the combustion process and the change in the acoustic pressure in the combustion chamber. In an effort to develop a technique to predict self-excited combustion instability of co-generation gas turbine combustors, a new stability analysis method based on the transfer matrix method is developed. The method views the combustion system as a one-dimensional acoustic system with a side branch and describes the heat source as the input to the system. This approach makes it possible to use not only the advantages of the transfer matrix method but also well established classic control theories. The approach is applied to a simple co-generation gas turbine combustion system, which shows the validity and effectiveness of the approach.

• 한국연소학회지
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• 제19권1호
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• pp.29-38
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• 2014

This paper described an experimental investigations of combustion instability mode in a lean premixed dual swirl combustor for micro-gasturbine system. When such the instability occurs, a strong coupling between pressure oscillations and unsteady heat release excites a self-sustained acoustic wave which results in a loud, annoyed sound and may also lead a structural damage to the combustion chamber. The detailed period of flame behavior and heat release in combustion instability mode have been examined with high speed OH and CH-PLIF system and $CH^*$ chemiluminescence measurement, flame tomography with operated at 10 kHz and 6 kHz each. Experiment results suggest that unstable flame behavior has a specific frequency with 200 Hz and this frequency is accords with about 1/2 sub-harmonic of combustor resonance frequency, not fundamental frequency. This is very interesting phenomenon that have not reported yet from other previous works. Therefore, when a thermo-acoustic instability with Rayleigh criterion occurs, the fact that the period of heat release and flame behavior are different each other was proposed for the first time through this work.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1131-1139
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• 2009

연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적 위치인 40mm에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 크게 감소시킬 수 있었다. 그리고, 연소기와 헬름홀츠 공진기 사이의 동압의 위상차가 흥미로운 관계에 있음을 나타내었다. 또한 헬름홀츠 공진식과 위상차를 이용한 능동적으로 동조되는 수동제어방식에 대해 알아보았다.