• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2015.12a
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• pp.269-269
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• 2015

두산중공업이 국책과제로 개발 중인 한국형 대형 가스터빈의 연소기 개발현황 및 결과에 대해 기술하였다. 압력손실 5%, 연소효율 99.9%, 15ppm NOx 배출 성능을 가지는 14개의 캔형 연소기로 구성되었으며, 40% turn down ratio 운전, WI ${\pm}7%$의 fuel flexibility 성능 및 dual fuel 적용 가능한 운전 성능 목표를 가진다. 이를 위해 Dry Low NOx 형 연소기를 개발, 단일 노즐 연소시험을 수행 중이며, 2016년 상반기 중 상압연소리그시험을 거쳐 그 성능을 검증하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.9-9
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• 1998

가스터빈 연소기의 난류유동장을 구성하는 기본적인 유동형태는 크게 밀폐관내의 돌연 확대를 가지는 동축제트, 선회유동, 그리고 연소공기공 및 회석공기공을 통해 연소실에 수직방향으로 유입되는 제트유동 등으로 분류할 수 있다. 실제 가스터빈 연소기내의 난류유동장을 수치해석하기 위해서는 임의의 형상을 갖는 3차원 유동장을 모사할 수 있는 수치해석법과 고차정확도를 유지하면서도 수렴안정성을 만족시키는 대류항 처리기법 등과 같은 수치모델의 개발이 선행되어야 하며, 이와 함께 복잡한 난류연소유동장을 정확히 묘사할 수 있는 난류모델 및 난류연소모델의 개발 및 검증이 가장 중요한 요인이 된다. 또한 가스터빈 연소기의 최적 설계는 넓은 작동구간에서 높은 효율, NOx 및 CO 배기량의 저감, 희박연소 가연한계의 확장, 연소계통에서의 낮은 압력강하, 낮은 연소벽면온도와 온도구배를 유지시키기 위한 공기에 의한 충분한 냉각 같은 서로 상충되는 설계조건을 만족해야 한다. 그리고, 이러한 상충된 연소설계조건들을 충족시키는 최적 연소기의 설계를 위해서는 실험적인 연구뿐만 아니라 연소기내의 물리적인 현상을 잘 반영할 수 있는 물리적 모델을 바탕으로 한 연소유동의 해석적인 연구를 필요로 한다. 본 연구에서는 원통형 가스터빈 연소기의 등온 및 연소유동장, 그리고 연소기와 연결되는 Scroll 내부의 난류유동장에 대한 수치해석을 수행하여 수치 및 물리모델의 예측능력을 검증하였고, 가스터빈 연소유동장 해석에 관련된 중요 논점들에 대하여 심도있게 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.3
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• pp.251-257
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• 2012

This work presents an experimental investigation of NOx emissions according to inlet air temperature (550-660 K), stoichiometric air ratio (${\lambda}$, 1.4-2.1), and elevated pressure (2-5 bar) in a High Press Combustor (HPC) equipped with a double cone burner, which was designed by Pusan Clean Coal Center (PC3). The exhaust-gas temperature and NOx emissions were measured at the end of the combustion chamber. The NOx emissions generally decreased as a function of increasing ${\lambda}$. On the other hand, NOx emissions were influenced by ${\lambda}$, inlet air temperature and pressure of the combustion chamber. In particular, when the inlet air temperature increased, the flammability limit was extended to leaner conditions. As a result, a higher adiabatic temperature and lower NOx emissions could be achieved under these operation conditions. The NOx emissions that were governed by thermal NOx were greatly increased under elevated pressures, and slightly increased at sufficiently low fuel concentrations (${\lambda}$ >1.8).

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• v.y2005m4
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• pp.274-280
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• 2005

Experimental investigations were carried out in an atmospheric pressure, optically accessible and laboratory-scale dump combustor. The objective of this study is to obtain the phase-resolved gas temperatures at different phases of the oscillating pressure cycle during unstable combustion. To see the effect of incomplete fuel-air mixing on phase-resolved temperature characteristics, CARS temperature measurements were performed. Results including phase-resolved averaged temperature, normalized standard deviation and temperature probability distribution functions (PDFs) were provided in this paper. It could be found that the profile of mean temperature showed the in-phase relationship with pressure cycle. Temperature PDFs give an insight on the flame behavior as well as NOx emission characteristics. These results would be expected to play an important role in better understanding of driving mechanisms and thermo-acoustic interactions.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.42 no.10
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• pp.858-869
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• 2014

Most of the aerospace propulsion is based on the Brayton cycle, in which the combustion is held through the constant pressure process, but further improvement of performance by increasing compression ratio is challenged by mechanical limits. Detonation propulsions, regarded promising for high-speed propulsion for a lase decade, is more rigorously studied in these days as a game-changer for the improvement of thermodynamic efficiency of propulsion and power generation systems. Since, the additional compression by the strong shock of the detonation wave is considered increasing thermodynamics efficiency that is hardly achievable by the conventional compression systems. Present paper will give an introduction the latest technical trends on the Pulse Detonation Engines(PDEs) and the activities on the Pressure Gain Combustion (PGC) based on Constant Volume Combustion (CVC).

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.12
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• pp.41-46
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• 2018

In this research, numerical analysis was performed to determine the effects of hydrogen on biogas combustion for homogeneous charged compression ignition (HCCI) engines. The target engine specifications were a 2300cc displacement volume, 13:1 compression ratio, 15kW of electricity, and 1.2 bar boost pressure. The engine speed was fixed to 1800rpm. By varying the excess air ratio and hydrogen contents, the cylinder pressure, nitric oxide, and carbon dioxide were measured as a function of the hydrogen contents. According to preliminary studies related to the reaction mechanism for methane combustion and oxidation, a GRI 3.0 mechanism as the base mechanism was selected for HCCI combustion calculations describing the detailed reaction mechanism. By adding hydrogen, NO was increased while $CO_2$ was decreased. The cylinder pressure was also increased, having advanced timing for the maximum cylinder pressure and pressure rise region. Furthermore, lean operation limits were extended by adding hydrogen to the HCCI engine.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05b
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• pp.3264-3269
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• 2007

Combustion instability is a serious obstacle for the lean premixed combustion of gas turbines, and can even cause fatal damage to the combustor and the entire system. Thus, improved understanding of the mechanisms of combustion instability is necessary for designing and operating gas turbine combustors. In this study, in order to understand the instability phenomena, an experimental study was conducted in a rearwardstep dump combustor with LPG and air. The fluctuations of pressure and heat release were measured by piezoelectric pressure sensor and High speed Intensified Charge Coupled Device (ICCD) camera respectively. Various types of combustion modes occurred in accordance with the equivalence ratio and the fuel supplying conditions. The unmixedness of the fuel and air can be controlled by changing the mixing distance ($L_{fuel}$). It is found that the unmixedness of the fuel and air affects the characteristics of flame behavior and pressure fluctuations in a lean premixed flame.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2006.10a
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• pp.27-35
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• 2006

It has been observed in experiments that combustion instability of low frequency (${\sim}$ 10Hz) results form the modulation of equivalence ratio at fuel injection hole when a pressure fluctuation propagates upwards along the channel of the burner under an unchoked fuel flow condition. In this study, a commercial program was used to determine how the fuel flow rate changed with respect to the pressure, velocity of the fuel flow and the mass fraction in a choked and an unchoked condition. The calculation focus on the upstream of the dump plane to know how the forced pressure with the fuel injection conditions affects the modulation of the equivalence ratio. Therefore, it is found that pressure fluctuation leads to oscillation of mass flow rate and then results in equivalence ratio modulation under the unchoked fuel flow condition.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.04a
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• pp.13-13
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• 2000

일반적으로 고체추진 로켓 모타의 개발단계 때 공통적으로 수행되는 주시험(main test)으로는 추력, 압력, 회전률 등의 성능측정을 하기 위한 정적연소시험(static firing test), 내부 정수압(hydrostatic pressure)에 의한 폭발 압력 시험, 연소중이나 연소 후 케이스에 대한 굽힘 강성 시험, 이외에 노화 시험, 환경시험 등이 요구된다. 그러나 신궁과 같은 휴대용 대공 시스템의 추진기관 개발의 경우에는 사수를 보호하기 위해 여러 가지 안전장치들이 설계되고, 이러한 장치들의 성능에 대한 요구 조건들을 확인하기 위한 특수시험(specific test)들이 필요하게 된다. 이러한 특수시험을 위한 각종 시험대들을, 위에서 언급한 주시험을 위해 사용되는 정적시험대(static test bench)들과 구분하기 위해 동적 시험대(DTB : Dynamic Test Bench)라고 한다. 본 연구에서는 신궁 추진기관의 사출모타 점화에서 비행모타 점화에 이르는 일련의 비행절차를 확인하기 위한 동적 시험대 설계 및 제작, 계측장치 구성 및 데이터 획득 방법 등에 관한 내용을 소개하며, 동적 시험대에서 수회에 걸쳐 수행된 동적 시험 결과를 분석/정리하였다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.13 no.6
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• pp.22-28
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• 2009

열역학 제 2법칙의 관점의 열역학적 가용에너지인 엑서지 해석법을 적용하여 가솔린, 메탄올, M90 연료를 사용한 전기점화 기관의 성능해석을 수행하였다. 열역학적 사이클 해석을 위하여 사이클을 구성하는 각 과정은 열역학적 모델로 단순화하였고, 크랭크 각도에 따른 실린더의 압력과 작동유체를 구성하는 연료, 공기 및 연소생성물의 열역학적 물성 값들을 이용하여 각 과정에서의 엑서지와 손실 일을 계산하였다. 실험데이터는 단기통 전기점화기관을 가솔린, 메탄올과 M90(메탄을 90%+부탄 10%의 혼합연료)을 연료로 WOT(Wide Open Throttle), MBT(Minimum advanced spark timing for Best Torque), 2500rpm 조건으로 운전하여 측정하였다. 계산에 이용한 자료는 실험으로 측정한 크랭크 각도에 따른 연소실의 압력, 흡입공기와 연료유량, 흡입공기 온도, 냉각수 온도와 배출가스 온도 등이다. 이를 이용하여 각 과정에서의 엑서지와 손실 일을 계산하였으며 각 과정에서의 손실 일은 연소과정에서 가장 크며 팽창과정, 배출과정, 압축과정 및 흡입과정 순으로 크게 나타났다.