• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
• /
• pp.9-9
• /
• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제33권5호
• /
• pp.598-606
• /
• 2022

With the advancement of industry, the use of various sustainable energy sources and solutions to problems affecting the environment are being actively requested. From this point of view, it is intended to directly burn unused biogas to use it as energy and to solve environmental problems such as greenhouse gases. In this study, a new type of cavity matrix combustor capable of low-emission complete combustion without complex facilities such as separation or purification of biogas produced in small and medium-sized facilities was proposed, and CFD numerical calculation was performed to understand the performance characteristics of this combustor. The cavity matrix combustor consists of a burner with a rectangular porous microwave receptor at the center inside a 3D cavity that maintains a rectangular parallelepiped shape composed of a porous plate that can store heat in the combustor chamber. As a result of numerical calculation, the biogas supplied to the inlet of the combustor is converted to CO and H₂, which are intermediate products, on the surface of the 3D matrix porous burner. And then the optimal combustion process was achieved through complete combustion into CO₂ and H₂O due to increased combustibility by receiving heat energy from the microwave heating receptor.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권8호
• /
• pp.553-561
• /
• 2017

본 연구에서는 산업용 가열 설비에 대한 연소 유동장과 복합 열전달 해석을 위하여 오픈소스 기반의 3차원 해석 시스템을 구축하고 실제 운전 중인 재가열로에 대한 해석을 통해 유용성을 확인하였다. 효율적인 가열로 전용 해석 체계를 위하여 오픈소스 OpenFOAM 라이브러리를 적용함으로써 다양한 해석 기능들을 추가로 개발할 수 있는 확장성과 상용 프로그램 도입에 비하여 경제성 측면에서도 장점들을 가지고 있다. 개발된 프로그램을 활용하여 실제 연속 아연 도금 강판 생산 공정 내의 수평형 소둔로에 대한 해석을 수행하였다. 해석 결과로부터 대상 가열 설비의 가열 성능은 고온 연소 기체에 의한 대류 보다는 복사 열전달 효과가 지배적이며, 이송되는 강판 표면으로 유입되는 복사 열전달량은 총 열전달량의 76% 수준으로 분석되었다. 현 가열로 전용 해석 시스템은 핵심적인 가열 설비 해석 기능을 포함하고 있지만, 다양한 연소 조건에 적용 가능한 난류 연소 모델과 가열로 벽면 열경계에 대한 추가적인 연구가 필요함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
• /
• pp.29-30
• /
• 2002

본 연구에서는 Boeing사에서 개발한 EASY5 프로그램을 이용하여 터보팬 엔진을 모델링하고 성능해석을 수행하였다. 연구대상 엔진인 BR715-56 엔진은 추력이 20,000lbf급인 2 스풀 터보팬 엔진으로 분리흐름(Separate Flow) 형이다. 엔진은 팬, 압축기, 연소기, 저압터어빈, 압축기터어빈, 팬 노즐 및 Core 노즐로 구성되어 있으며 Station No.는 Fig 1과 같다. 연구에 사용된 EASY5 프로그램은 동역학 시스템을 모델링하고 해석하는 프로그램으로, 제공되는 라이브러리 구성품을 이용하여 보다 쉽게 동적 시스템을 모델링할 수 있다. 또한 Steady-State Solver를 이용하여 정적 평형상태를 빠른 시간에 찾을 수 있어 보다 빠른 해석을 수행할 수 있다. 또한 해석된 동역학 모델을 FORTRAN이나 C 코드로 생성하여 제공함으로써 프로그램의 수정이나 보완이 용이하고, 제공되지 않은 시스템의 라이브러리 구성품의 경우에는 사용자 정의 코드를 만들어 사용함으로써 프로그램의 기능을 확장할 수 있다. EASy5는 대표적인 제어기 설계 소프트웨어인 MATLAB, MATRIX-x와의 호환도 가능하며 NASTRAN등과 같은 유한요소 해석 프로그램과의 데이터 공유도 가능하여 보다 폭 넓은 시스템 모델링과 제어기 설계도 쉽게 할 수 있다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제41권6호
• /
• pp.557-574
• /
• 2020

이 연구의 목적은 일기도, 850 hPa 면의 유선, 후방궤적과 기상, 그리고 대기질 모델을 이용하여 비황사기간 동안 청주시 미세먼지 PM2.5의 고농도 원인을 분석하는 것이다. 청주시 PM2.5 고농도 사례일 동안 시계열과 일기도를 분석한 결과, 중국 또는 주변 지역으로부터 PM2.5의 장거리 수송과 관련된 기상 패턴을 나타내었다. 실제로 PM2.5 시계열에서 자체 기여 농도보다 2-3배 이상 증가한 60-80 ㎍ m-3가 장거리 수송과 관련된 배경농도로 관측되었다. PM2.5의 고농도는 대체로 상층 제트류가 한반도를 통과하면서 지상 고기압과 저기압의 발달 위치에 따라 분포하였다. 결과적으로 청주시 PM2.5 고농도 발생 원인은 중국 북경이나 기타 인근 지역에서 산업, 가정 및 에너지 연소 기원으로 발생한 스모그 형태의 대기 오염물질 덩어리가 장거리 수송의 기압배치에 따라 빠른 풍속 대를 타고 이동했기 때문이다. PM2.5를 포함한 대기오염물질이 지상 고기압 확장역이나 절리저기압 또는 지상저기압 배치에 따라 벨트나 띠 형태의 오염 덩어리로 북쪽에서 남쪽으로 청주시 분지 지형을 통과하는 M자형 패턴을 나타내거나, 강줄기 형태의 띠들이 바람의 영향을 받아 U자형으로 변하는 점진적 증가형 패턴으로 나타난다.