• Title/Summary/Keyword: 연소

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감응시간지연에 의한 고주파 연소불안정 해석

  • 조용호;윤웅섭
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 1997.11a
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    • pp.6-7
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    • 1997
  • 연소불안정은 로켓엔진 연소실 내에서의 연소와 유동특성들이 커플링되어 발생한다. 이와 같은 커플링을 통하여 연소로부터 맥동에너지가 공급되며, 되먹임과정 및 소산에 의한 맥동에너지양의 변화에 따라 맥동은 증폭, 유지되거나 소멸된다. 액체추진제 로켓엔진에서 고주파 연소불안정을 특징짓는 이와 같은 맥동발생 매카니즘의 해석은 용이하지 않으며 적절한 모델링을 필요로 한다. 연소불안정의 해석은 연소실 설계에서 고려되어야 할 안정성 여유를 한정하며, 설계된 사양 및 작동조건에서의 안정성 여부를 확인하는 수단으로 사용된다. 연소불안정 해석방법들은 전통적인 음향 n, $\tau$로 대표되는 frequency-domain 방법을 비롯하여, Fourier time expansion, time-domain 방법 등으로 구분되며, 연소실의 단순 및 적극설계과정에 사용된다[1].

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Domestic and Foreign Research Trends in Rocket Combustor Instability (국내외 로켓연소기의 연소불안정 연구동향 분석)

  • Bae, Jinhyun;Jeong, Seokgyu;Yoon, Youngbin
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.47-53
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    • 2017
  • One of the most common causes of failure of space launch vehicles is combustion instability. Combustion instability is a phenomenon that the pressure perturbation inside the combustion chamber is greatly amplified due to the interaction of the pressure perturbation inside the combustion chamber and the heat release perturbation. When this phenomenon becomes worse, an engine failure or launch vehicle crash occurs. In order to predict and avoid such combustion instability, understanding of the phenomenon is indispensable, and numerical, theoretical, and experimental approaches to combustion instability have been carried out worldwidely.

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A Numerical Study on Mixing of Fuel/Air Mixture and NOx Emission in a Gas Turbine Burner with a Vortex Generator (와류 발생기를 장착한 가스터빈 연소기에서 연료/공기 혼합 및 NOx 배출 특성에 관한 수치적 연구)

  • Kim, Gu;Lee, Young Duk;Sohn, Chae Hoon
    • Journal of the Korean Society of Combustion
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    • v.18 no.3
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    • pp.68-74
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    • 2013
  • 가스터빈용 희박 예혼합 연소기 내부에 와류 발생기(vortex generator)를 장착하여 그에 따른 연료/공기혼합 및 NOx 배출 특성 변화를 조사하였다. 이를 위해 수치해석적 방법을 채택하여 연소기내 유동특성, 연료/공기 혼합도, 배기가스(NOx), 화염형상을 분석하였다. 와류 발생기를 장착한 경우, 연소기 내부에서 와류 발생기에 의한 나사산 형상으로 인해 와류가 형성되며 이는 연소기 전면부까지 유지되었다. 또한 연소기 내부 면적 차로 인해 압력섭동이 발생하였다. 이와 더불어 연소기 전면부 기준 상류지역의 연료와 공기의 혼합도가 증가됨으로서 연료 과농지역이 감소하게 되며 이로 인해 전반적인 NOx 발생량의 감소 효과를 볼 수 있었다. 화염 형상의 변화로부터 와류 발생기의 영향으로 선회수는 다소 감소할 것으로 예상되며, 이는 와류 발생기로 인한 유속의 반복적 증감에 의한 결과라고 판단된다.

Secondary Air Nozzle Design of Combustion Chamber of 50 ton/day Commercial Incinerator (50톤/일 상업용 소각로 연소실 2차 공기 노즐 설계)

  • 박병수;이진욱;서정대;허일상
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • 1999.05a
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    • pp.127-132
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    • 1999
  • 우리나라의 도시폐기물 소각로는 화격자 위에 폐기물을 공급하고 화격자 밑에서 공기를 공급하는 스토커식 소각로를 대부분 채택하고 있다. 이러한 스토커 소각로 연소실내에서는 매우 복잡한 연소현상이 발생하는데, 연소실로 투입된 쓰레기는 먼저 건조부에서 수분의 건조가 일어나고, 화격자의 구동에 의해 쓰레기가 혼합 및 이송되면서 열분해, 가스화, 가연성분의 탈휘발화 및 연소, 일부 고정탄소의 표면연소 등의 반응이 일어난다. 그리고 1,2차 연소실에서는 휘발분 및 비산된 고체의 연소가 일어나는데, 이때 대류 및 복사열전달 등의 복잡한 현상을 수반하는 유동장이 형성된다. 더욱이 불균질한 특성을 갖는 쓰레기층 내에서의 복잡한 현상으로 인하여 발생하는 경계조건 설정의 불확실성으로 연소실내의 연소 현상을 전산해석하는 데에는 상당한 어려움이 있다.(중략)

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Supersonic Combustion Experiments of Dual Combustors (이중 연소기의 초음속 연소 실험)

  • Byun, Jong-Ryul;Lee, Sang-Yeon;Moon, Kwan-Ho;Hwang, Ki-Young;Lim, Jin-Shik
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.386-387
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    • 2012
  • This experimental study is the supersonic combustion of dual combustors in dual combustion ramjet engine. Through the preliminary performance analysis of DCR, the configuration of dual combustors was determined and constructed, supersonic experiments were accomplished.

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A Design of High Pressure Sub-scale Combustor and the Assessment of Combustion Efficiency (고압 축소형 연소기의 설계 및 연소효율 평가)

  • Lee, Kwang-Jin;Kim, Hong-Jip;Ryu, Chul-Sung;Han, Yeoung-Min;Choi, Hwan-Seok
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2006.11a
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    • pp.169-174
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    • 2006
  • This paper is related to a design of high pressure sub-scale combustor with regenerative reeling. As a previous step for the evaluation of thermal heat flux, a similar combustor with cooling water was manufactured. Design conditions with high combustion efficiency and cooling performance were verified through the hot firing tests of the water-cooled high pressure combustor. Finally the regeneratively cooled high pressure combustor has been designed based on these data. After manufacturing it, its practical utility will be tested and verified through hot firing tests.

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Combustion Performance Tests of Fuel-Rich Gas Generator for Liquid Rocket Engine at Design Point (액체로켓엔진용 가스발생기의 연소성능시험)

  • Han, Yeoung-Min;Kim, Seung-Han;Moon, Il-Yoon;Kim, Hong-Jip;Kim, Jong-Gyu;Seol, Woo-Seok;Lee, Soo-Yong;Kwon, Sun-Tak;Lee, Chang-Jin
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 2003.12a
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    • pp.125-130
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    • 2003
  • 본 논문에서는 액체로켓엔진에서 터보펌프의 160kW급 터빈을 구동하고, 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 가스발생기의 설계점 연소성능시험 결과에 대해 논의하였다. 충돌형 F-O-F 인젝터, 물냉각 채널을 가진 연소실, torch ignitor, turbulence ring 그리고 측정 링을 갖는 가스발생기에 대해 기술하였고, 점화, 연소, 종료 등의 시험 cyclogram에 대해 언급하였다. 설계점에서의 연소시험 및 turbulence ring 장착여부, 연소실 길이 변화에 따른 연소시험의 결과들에 대해 기술하였다. 연소시험 결과 가스발생기는 설계점에서 안정된 작동성을 보여주었고, 연소압력 및 온도 등의 성능이 예측치에 근접하는 결과를 보여 주었다. Turbulence ring은 출구에서의 가스온도를 균일하게 분포시켜 효과적인 혼합 장치임을 보여 주었고, 4-6msec 정도에서의 잔류시간에서는 연소효율의 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 가스발생기 출구에서의 온도는 공급되는 추진제의 O/F ratio에 따라 매우 민감하게 반응함을 알 수 있었다.

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Combustion chamber layout for modern otto-engine (Otto 엔진의 연소실 Layout)

  • Gruden, D.
    • Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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    • v.8 no.2
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    • pp.13-21
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    • 1986
  • 점차 엄격해지는 요구조건을 만족시켜 주기 위해서는 승용차용 엔진의 실제특성과 운전특성을 지 배하는 설계변수의 조절은 불가피하며, 그중에서도 엔진의 핵심부인 연소질의 설계는 가장 중요 하다. 부분 부하에서의 SI기관의 연료경제성을 향상시키는 가장 좋은 방법이 압축비를 상승시 키는 것이므로, 앞으로의 여소실은 고압축비에서도 옥탄가가 높은 연료를 요구하는 성향을 낮 추는 특성을 갖고 있어야 한다. 새로운 엔진의 향상을 최적화하기 위하여는 quench area의 크 기와 위치 그리고 적절한 quench distance의 성질이 중요하며, 또한 연소실의 소형화, 스파크 플러크의 위치, 표면적/체적의 비 그리고 화염전파거리등도 고려에 넣어야 한다. 승용차용 엔진의 요구조건은 연소실을 피스톤 크라운에 위치시키는 용이한 방법을 통하여 해결될 수 있으며, 이 러한 형상의 연소실은 실린더 헤드에 장치한 연소실과 비교하여 다음과 같은 장점을 갖고 있다. - 스파크 플러그 주변에 연소실을 배치하기 쉽다. - 연소실 내에 quench area의 설정이 자유롭다. - 연소실 layout의 개조없이 압축비의 설정이 자유롭다. - 연소실의 조합이 간단하다. - 실린더벽으로의 열손실이 감소되어 열효율이 증대된다. - 공연비의 희박가능한계가 크다. - EGR성능이 향상되어 NOx 의 배출과 연료소비율이 감소된다. - 필요하다면 연소실실 또는 직접분사식 Diesel 기관으로서의 개조가 간단하다. 만약 생산단가가 크게 상승하지 않는다면, NOx의 배출과 연료소비율이 작으면서도, 비출력이 큰 4-밸브 연소실이 실용화 될 전망이다.

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Combustion Instability Analysis Using Network Model in an Annular Gas Turbine Combustor (환형 가스터빈 연소기에서 네트워크 모델을 이용한 연소불안정 해석)

  • Pyo, Yeongmin;Yoon, Myunggon;Kim, Daesik
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.22 no.3
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    • pp.72-80
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    • 2018
  • Combustion instabilities are caused by the feedback relationship between heat release perturbations and acoustic pressure oscillations in the combustor. Studies on the combustion instability in an annular combustor have recently received great attention due to the enhanced NOx requirement in aero-engines. In this study, a thermoacoustic network model was developed in order to calculate the acoustic characteristics for various modes in the annular combustor. The network model is combined with flame transfer function(FTF) in order to calculate the stability of the combustor. Numerical results are compared with measurement data.

Combustion Synthesis of Fibrous Silicon Carbide (고온연소합성을 이용한 섬유형 탄화규소의 합성)

  • Choi, Yong
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.8 no.6
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    • pp.551-559
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    • 1998
  • 장경비가 큰 탄화규소를 탄소와 규소간의 고온연소반응으로 제조하기 위하여 공정변수에 따른 연소거동과 미세조직의 변화를 조사하였다. 연소합성된 생성물은 주로 $\beta$-SiC이며 연소반응이 충분히 진행되지 못하였을 경우에는 미량의 잔류 반응물과 $\alpha$-SiC가 관찰되었다. 생성된 탄화규소의 평균입도는 약 5$\mu\textrm{m}$로 작았으며, $1300^{\circ}C$ 이상의 예열 조건에서 장경비가 30이상인 탄화규소를 합성할 수 있었다. 압분 강도가 69MPa인 분말의 성형체에서 평균 연소 온도와 평균 전파 속도는 각각 약 $1425^{\circ}C$와 2.1mm/sec 범위이며, 연소 온도는 흑연 분말을 사용하였을 경우가 탄소 섬유를 사용한 경우보다 약 $10^{\circ}C$ 높았다. 연소 반응을 임의로 중단시킨 시편의 계면을 EDX와 Auger 전자 현미경으로 분석한 결과 상호 확산층이 관찰되지 않았다. 이는 탄화규조의 연소합성이 용해-석출 모델에 의하여 진행됨을 시사한다. 예열 온도에 따른 연소 반응 중의 온도 분포를 유한 요소법으로 해석함으로써 $2500^{\circ}C$의 초기 연소 개시 온도에 대하여 예열 온도 $300^{\circ}C$에서는 연소파가 거의 전파할 수 없으며 예열 온도가 $1300^{\circ}C$에서는 시료 내부에 자체 전파가 가능한 $2000^{\circ}C$이상의 온도 구역이 존재함을 알았다.

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