• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2013년도 제46회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.117-119
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• 2013

Combustion stability margin of a model gas turbine has been assessed by utilizing damping ratios of measured dynamic pressure data. It is known that acoustic oscillations in combustion chambers can be described as a superposition of nonlinearly interacting oscillators. Based on this theoretical background, CSMA (Combustion Stability Margin Assessment) code has been developed. The code has been employed into a model gas turbine combustion experiment, focused on the combustion instability, to show its capability to determine the damping ratio of measured dynamic pressure and further to assess combustion stability margin of the experiment, and turned out that the code works well.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.153-156
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• 2014

This study was aimed to assess combustion stability for coaxial swirl injector and FOOF impinging injector which would be candidates in liquid rocket engine combustors. Simulating combustion tests under atmospheric condition have been conducted by gaseous oxygen and the mixture of methane and propane, using two actual injectors. By analyzing the measured dynamic pressure signals, we have evaluated the combustion stability margin of both injectors by drawing a stability map.

• 한국연소학회지
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• 제22권1호
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• pp.46-52
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• 2017

High-frequency combustion instabilities may occur during the development of feasible engine combustors. These instabilities can result in irreparable damages to the wall of combustors or the degradation of engine performance. So, it is essential to identify injectors that have high stability characteristics during the early stages of development. The objective of present study was to assess the stability of coaxial injectors and an impinging injector with different recess lengths in order to develop stable injectors optimally. Stability margin was evaluated based on the distance from operating condition to the unstable regions. A simulating combustion test method was used to analyze the stability of injectors. A small-scale combustion chamber was designed to simulate the first tangential acoustic mode of the actual combustor. Gaseous oxygen and a mixture of methane and propane were used as simulant propellants to satisfy their flow similarity to the actual propellants of a combustor in a liquid rocket combustor. The results indicated that injectors having small recess lengths showed relatively large combustion stability margins. For the injectors of large recess lengths, instability regions with large and super-large amplitude oscillations were observed. Thus, injector with shorter recess lengths had a higher stability than that of longer one due to the different mixing processes.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권2호
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• pp.179-185
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• 2008

분사기형 배플이 설치된 연소기에 대하여 최적의 감쇠를 가지는 배플간극을 모사연소시험을 통하여 최종적으로 검증하였다. 연소실에서 압력섭동의 최대진폭과 연소안정성 여분을 통하여 배플에 의한 감쇠능력을 정량화하였다. 본 연구의 결과가 상온음향시험에서의 결과와 정성적으로 동일함을 파악할 수 있었다. 배플 간극에 있어서도 상온음향시험과 동일한 간극에서 최적의 연소안정성 여분을 가짐을 확인하였다. 이러한 연소장과의 상호작용을 고려한 결과는 배플의 길이 및 간극의 결정에 매우 유용한 자료를 제공하여 실제 연소기 설계 및 조립에 지침으로서 적용될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.259-262
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• 2002

Application of combustion stabilization devices such as baffle and acoustic cavity to liquid propellant rocket engine is investigated to suppress high-frequency combustion instability, i.e., acoustic instability. First, these damping devices are designed based on linear damping theory. As a principal design parameter, damping factor is considered and calculated numerically in the chambers with various specifications of these devices. Next, the unbaffled chambers with/without acoustic cavities are tested experimentally for several operating conditions. The unbaffled chamber shows the specific stability characteristics depending on the operating condition and has small dynamic stability margin. The most hazardous frequency is clearly identified through Fast Fourier Transform. As a result, the acoustic cavity with the present design has little stabilization effect in this specific chamber. Finally, stability rating tests are conducted with the baffled chamber, where evident combustion stabilization is observed, which indicates sufficient damping effect. Thrust loss caused by baffle installation is about $2{\%}$.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2946-2951
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• 2008

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 the advantages of not only the transfer matrix method but also well-established classic control theories. The approach is applied to a simple gas turbine combustion system to demonstrate the validity and effectiveness of the approach.

• 항공우주기술
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• 제3권1호
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• pp.188-196
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• 2004

수동제어기구로서 사용되는 배플의 축방향 길이의 최적화 및 한계를 평가하기 위하여, 축방향 길이를 작동인자로 하여 연소 안정성 여분을 평가하였다. 외부 교란 발생 장치로서 2번의 기폭이 가능한 펄스건을 사용하였다. 외부 교란에 대한 연소실에서의 응답 특성을, 감쇠 시간과 진폭비와 같은 인자를 도입하여 정량화하였다. 설계점과 탈설계점에서 시험을 수행하였으며, 분사기의 충돌점으로 생각할 수 있는 화염 영역을 감싸지 못하는 경우에는 배플의 충분한 감쇠 능력을 보장할 수 없음을 확인하였다. 따라서 연소 안정성의 여분의 경계는 50mm 정도의 배플인 것으로 판단되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.69-77
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• 2005

KSR-III 개발과정에서 배플을 장착하여 연소 불안정 현상을 해결한 바 있으나, 추력 및 냉각과 관련된 축방향 길이에 대한 최적화 과정을 거치지는 않았다. 이에 수동제어기구로서 사용되는 배플의 축방향 길이의 최적화 및 한계를 평가하기 위하여, 축방향 길이를 작동인자로 하여 연소 안정성 여분을 평가하였다. 외부 교란 발생 장치로서 2번의 기폭이 가능한 펄스건을 사용하였다. 외부 교란에 대한 연소실에서의 응답 특성을, 감쇠 시간과 진폭비와 같은 인자를 도입하여 정량화하였다. 설계점과 탈설계점에서 시험을 수행하였으며, 분사기의 충돌점으로 생각할 수 있는 화염 영역을 감싸지 못하는 경우에는 배플의 충분한 감쇠 능력을 보장할 수 없음을 확인하였다. 따라서 연소 안정성의 여분의 경계는 KSR-III에서의 작동조건 하에서 50 mm 정도의 배플인 것으로 판단되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권1호
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• pp.42-49
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• 2021

얼마나 쉽게 연소불안정 해지는지에 대한 척도로서, 작동 안정성 여유를 예측하기 위해 로켓연소기시스템의 열음향 불안정을 검토하였다. 연소기 시스템의 동적거동 특성파악을 위해 연소성능시험 중 측정한 연소기의 동압 데이터를 바탕으로 시간이 지남에 따라 시스템이 안정해지는지를 결정하는 파라미터로서 성장속도 계수를 구하였다. 파라미터 추출은 시계열 압력데이터를 주파수 도메인으로 전환하여 관심모드의 성장속도나 감쇠계수를 도출하는 방법을 우선 검토하였으며, 스토캐스틱 해석의 경우에는 압력진동의 진폭 엔벨롭으로 부터 압력진폭 PDF를 추출했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.79-87
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• 2003

로켓엔진에서 발생하는 고주파 연소 불안정(음향 불안정)을 억제하기 위해 엔진에 적용되는, 배플이나 음향공과 같은 연소 안정화기구를 설계하고 그 효과를 시험을 통해 검증하였다. 먼저, 음향 감쇠 관점에서, 선형 감쇠이론을 토대로 연소 안정화기구를 설계하였으며, 주요 설계인자로서 감쇠인자를 고려하여 여러 연소실에서의 감쇠인자를 수치적으로 계산하였따. 다음으로, 다양한 작동조건에서, 음향공이 장착된 무배플 연소실에서의 연소시험이 수행되었다. 이를 통해 무배플 연소실의 안정성 특성, 주요 유해주파수 및 유해 음향모드 등이 파악되었으며, 동적 안정성 여분이 상당히 작음이 확인되었다. 이는, 무배플 연소실의 연소 안정화에 현재 사양의 음향공의 효과가 미흡함을 입증한다. 배플의 효과를 입증하기 위해 배플장착 연소실에서 연소 안정성 평가시험을 수행하였고, 뚜렷한 연소 안정화 현상을 관측할 수 있었다. 이는 현 설계사양의 배플이 충분한 감쇠 효과를 가짐을 입증한다.