• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.49-56
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• 2017

본 연구에서는 환형 시스템에서 열음향 문제를 모델링하기 위하여 자체 3D 유한요소해석을 모델 개발을 통하여 음향장을 해석하였고, 다양한 음향 모드를 벤치마크 연소기의 실험 결과와 비교/검증하였다. 비교 결과, 본 해석에서 사용된 음향장 해석 코드는 환형 시스템에서 실험으로 계측된 다양한 음향모드들을 예측하는데 성공하였다. 또한 연소실의 횡방향 모드는 노즐의 음향 경계 조건의 영향을 크게 받게 되고, 노즐에서의 압력 분포 역시 연소실의 압력장과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다.

• 설비공학논문집
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• 제8권1호
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• pp.110-119
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• 1996

A numerical of thermoacoustic refrigerators has been developed. Effects of heat transfer and viscosity on pressure and velocity distributions in resonators and heat exchangers were considered. Predictions of cooling capacity and COP agreed well with previous experimental results. Effects of important design parameters, such as pressure ratio, spacing between the plates in the stack and stack length, on the performance of thermoacoustic refrigerators were shown.

• 한국추진공학회지
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• 제16권6호
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• pp.41-47
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• 2012

연소 불안정 현상을 완전하게 이해하기 위해서는 천이 과정과 한계 진폭과 같은 비선형 거동에 대한 예측이 매우 중요하다. 가스터빈 희박 예혼합 연소기에서 이러한 비선형 거동은 화염의 비선형 동특성에 크게 의존하게 된다. 본 연구에서는 기존에 선형 해석으로부터 비선형 열음향 해석으로 확장하기 위해서 화염 묘사 함수를 통한 시스템 안정성 해석 기법이 소개되었다. 이를 위하여, 주파수 뿐만 아니라 속도 진폭에 따른 열발생율의 변동 특성이 실험 결과로부터 모델링되었다. 현재 해석 조건에서 비선형 모델링 결과, 주어진 연소기 길이에서 속도 진폭이 불안정 주파수에 미치는 영향은 미비하였으나, 성장률에는 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 다양한 조건에서 비선형 모델의 검증과 한계 진폭의 예측 결과에 대한 실험 결과와의 비교가 요구된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.445-455
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• 2010

본 연구에서는 실제 로켓엔진 및 가스터빈용 연소기 내부의 열음향 불안정을 효과적으로 예측하기 위하여, 헬름홀츠 방정식과 시간지연모델을 이용한 3차원 유한요소법 해석코드를 개발하였다. 연소응답항에 의해 수치적으로 야기되는 비선형성은 반복법으로 선형화 하였으며, Arnoldi 방법을 사용하여 대용량 고유치 문제를 해석하였다. 해석결과인 복소각주파수와 음향 압력장을 통해 각 음향모드의 공진주파수, 진폭의 증폭/감쇠 여부 그리고 모드 형태를 예측할 수 있다. 이론해가 존재하는 두 가지 문제를 통해 출구 임피던스와 예혼합 화염이 종 방향 음향장에 미치는 영향에 대한 예측 정확도를 평가하였으며, 배플 유무에 따른 횡 방향 음향 모드의 주파수 변이를 상온 음향시험 결과와 비교/검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.46-53
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• 2017

본 논문은 "예혼합실+노즐+연소실"의 3단으로 구성된 예혼합 가스터빈 연소기의 열음향모델을 제시한다. 음향장의 동적특성은 화염섭동을 입력으로 화염면에서의 속도를 출력으로 하는 음향전달함수로 표현되었다. 음향전달함수의 극점들을 분석함으로서 음향장의 공진주파수는 각 단 사이의 면적비, 그리고 음향파가 각 단을 왕복 운동하는 3개 주파수들의 조합으로 주어짐을 보였다. 극점을 나타내는 함수의 형태를 분석하여 3단 연소기의 여러 파라미터가 변함에 따라서 공진주파수가 어떻게 변하는가에 대하여 해석적으로 분석하였고 문헌의 실험결과와 일치함을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2524-2529
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• 2008

The thermal system like a combustion chamber is believed to experience a significant instability problem with vibration in case that the thermal energy or the acoustic energy are transformed into a different form through a relevant path. This study deals with a numerically- predicted, Thermoacoustic instability in a Rijke tube by using a non-linear model for a heat source. The heating part where the energy transformation occurs actively is modeled after simulating two-dimensional cylinder case with constant surface temperature, and a nonlinear model that accounts for the transfer function of magnitude- and phase-characteristics is properly implemented so as to be dependent on the pulsation strength in the tube. The heat source model is observed to result in equivalent Thermoacoustic instabilities in the Rijke tube except low flow-rate cases in which the natural convection is dominant.

• 한국추진공학회지
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• 제26권4호
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• pp.1-9
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• 2022

본 연구에서는 외부 음향장 가진에 따른 시스템의 동적 응답 특성을 파악하기 위하여 기존의 네트워크 모델에 스피커를 통한 외부 사인-스윕 가진 기능을 추가한 수치해석적 모델이 개발되었다. 본 모델을 통하여 대상 연소기의 물리적 치수 및 경계조건과 같은 시스템 매개변수에 따른 주파수 및 압력 진폭 변화의 민감도를 넓은 주파수 영역에서 분석하였다. 대상 연소기의 가진 응답 특성 분석 결과, 높은 동압 반응을 보이는 주파수 영역은 동일 연소기에서 계측된 불안정 범위와 유사하였으며, 특히 음향 가진 소스항의 위치에 따라 시스템의 반응이 크게 의존하는 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제20권3호
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• pp.78-86
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• 2016

본 논문은 가스터빈시스템에서 외부 유량의 섭동과 이에 따른 열발생의 섭동 사이의 관계를 표현하는 새로운 형태의 화염전달함수(flame transfer function))를 제안한다. 연소의 불안정성을 예측하기 위하여 그 동안 널리 이용되어 왔던 $n-{\tau}$ 모델과 본 논문에서 제안하는 모델과의 가장 큰 차이점은 주파수 변화에 따른 위상의 비선형적인 관계를 표현 할 수 있다는 점에 있다. 기존의 $n-{\tau}$ 모델의 경우 위상은 항상 주파수의 선형함수로 주어지는데 이는 실제 연소시스템의 실험에서 자주 관측되는 결과와 일치하지 않았다. 실험 결과를 바탕으로 새로운 화염전달함수 모델을 구성하였고 연소불안정성의 측면에서 위상의 비선형성이 미치는 영향에 관하여 분석하였다.