• 한국연소학회지
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• 제20권4호
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• pp.10-18
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• 2015

Combustion instability is a major issue in design and maintenance of gas turbine combustors for efficient operation with low emissions. With the thermoacoustic view point the 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 study the combustion dynamics of gas turbine combustors, Morgans et al (2014) have developed OSCILOS (open source combustion instability low order simulator) code and it is currently available online. In this study the code has been utilized to predict the combustion instability of a reported case for lean premixed gas turbine combustion, and then its prediction results have been compared with the corresponding experimental data. It turned out that both the predicted and the experimental combustion instability results agree well. Further the effects of some typical inlet acoustic boundary conditions on the prediction have been investigated briefly. It is believed that the validity and effectiveness of the open source code is reconfirmed through this benchmark test.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권4호
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• pp.395-402
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• 2010

배플 분사기는 연소실 안으로 돌출되어 횡 방향 모드로 발생하는 고주파 연소불안정을 억제하는 배플을 형성한다. 고온의 연소가스에 노출되기 때문에 배플 분사기는 케로신 유로를 통해 자체 냉각이 가능하도록 설계한다. 20개의 나선형 냉각 채널을 갖는 배플 분사기가 개발되어 30톤급 연소기에 성공적으로 적용되어 왔으며, 별도의 외부 냉각을 필요로 하는 내열재 배플이 갖던 성능 감소 문제를 해결하였다. 본 연구는 케로신 냉각유로의 설계를 개선함으로서, 냉각 성능을 만족하는 범위 내에서 제작성을 향상시켜 연소기 대형화로 인해 증가하는 배플 분사기의 제작 비용을 절감하는 데 목적을 두었다. 이를 위해 배플 분사기에 대한 복합열전달 해석을 수행하였으며, 설계 수정된 배플 분사기는 75톤급 실물형 연소기에 적용하기 전에 축소형 연소기의 연소시험을 통해 열 내구성을 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.34-40
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• 2006

연소기 노즐은 고온 고압의 연소가스를 화학에너지에서 운동에너지로 변환시켜 추력을 발생시킨다. 따라서 노즐 내부 벽면은 고온 고압의 연소가스에 노출되며, 특히 노즐 목에서는 최대 열하중을 받는 구간으로서 열구조적으로 안정성을 확보한 냉각 시스템 설계가 이루어져야 한다. 본 연소기 노즐은 수냉 방식으로서 열전달 효율을 높이기 위해 냉각 채널 구조로 되어 있다. 본 연구에서는 연소기 노즐을 위한 냉각 채널 구조의 기본 설계안에 대해 유동 해석을 수행하고 공급 압력 및 유량 변화에 따른 입/출구 사이의 압력 강하량을 예측하여 초기 형상안에 대한 압력 손실 및 설계 유량 공급을 위한 압력 조건에 대해서 평가하고자 하였다. 최종 선정안에 대해서는 내부 열전달 및 유동장 해석을 수행하여 흐름 및 열구조 안정성을 평가하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권1호
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• pp.88-97
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• 2022

본 연구에서는 직접 연결식 초음속 연소기의 지상 시험 장치에 고온, 고압 공기 공급을 위한 연소식 공기 가열기를 설계 및 제작하였으며, 목표 설계점 만족 여부를 검증하기 위한 실험을 수행하였다. 연소식 공기 가열기 노즐 출구의 상부 경계, 하부 경계 및 중앙에 쐐기를 설치하여 마하수가 2.0 수준을 만족하는 것을 확인하였으며, 연소실 내부 압력 또한 설계점과 비교하여 만족할만한 수준으로 나타났다. 온도의 경우 열전대의 노출되는 정도와 느린 응답 특성에 의해 측정된 온도의 편차가 크게 나타났다. 이후 연소식 공기 가열기 후방에 격리부를 연결하고 동일한 방법으로 마하수를 측정하였으며, 격리부 출구 중앙의 마하수는 1.8~1.9 정도로 소폭 감소하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.251-257
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• 2012

본 연구에서는 이중원추형 버너가 장착된 고압연소기를 이용하여 입구공기온도, 공기비 그리고 연소실 압력조건에 따른 NOx 배출 특성을 실험적으로 조사하였다. 배기가스 온도와 NOx 배출량은 동일한 연소실 끝단지점에서 측정되었다. NOx 배출량은 공기비가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, 입구공기 온도와 연소실의 압력이 높아질수록 증가하는 경향을 나타내었다. 특히 입구공기 온도의 증가는 희박 영역에서 가연한계를 증가시켜 높은 단열화염 온도를 가짐에도 불고하고 저감된 NOx 배출 수준을 얻을 수 있었다. 연소실 압력이 증가할수록 Thermal NOx의 영향을 받는 영역에서의 NOx 배출은 큰 폭의 상승을 보였으나, 공기비가 1.8이상인 영역에서는 적은 연료량으로 인하여 적은 상승폭을 나타내었다.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제7권4호
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• pp.391-397
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• 2006

The soot yield has been studied by a premixed propane-oxygen-inert gas combustion in a specially designed disk-type constant-volume combustion chamber to investigate the effect of pressure, temperature and turbulence on soot formation. Premixtures are simultaneously ignited by eight spark plugs located on the circumference of chamber at 45 degrees intervals in order to observe the soot formation under high temperature and high pressure. The eight converged flames compress the end gases to a high pressure. The laser schlieren and direct flame photographs with observation area of 10 mm in diameter are taken to examine the behaviors of flame front and gas flow in laminar and turbulent combustion. The soot volume fraction in the chamber center during the final stage of combustion at the highest pressure is measured by the in-situ laser extinction technique and simultaneously the corresponding burnt gas temperature by the two-color pyrometry method. The changes of pressure and temperature during soot formation are controlled by varying the initial charging pressure and the volume fraction of inert gas compositions, respectively. It is found that the soot yield increases with dropping the temperature and raising the pressure at a constant equivalence ratio, and the soot yield in turbulent combustion decreases as compared with that in laminar combustion because the burnt gas temperature increases with the drop of heat loss for laminar combustion.

• 한국추진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.48-54
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• 2005

액체 산소(LOx)와 Jet A-1(Jet engine fuel)을 추진제로 하는 소형 액체 로켓 연소기에서 막 냉각의 효과에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 막 냉각제(Jet A-1과 물)는 막냉각장치를 통해 분사되도록 하였다. 막 냉각 유량 변화에 따른 연소기의 외벽온도 및 막 냉각 길이는 추진제 혼합비, 연소실 압력 및 막냉각장치의 형상 변화(분사각)에 따라 비교하였다. 막 냉각에 따른 특성속도 효율의 손실도 막 냉각제를 물과 Jet A-1을 사용하였을 경우에 대해서 각각 구하였다. 연소실 압력의 증가에 따라 노즐에서의 외벽 온도는 증가하였으나, 퍼센트 막냉각 유량이 9% 이상인 경우에 연소실에서는 거의 영향을 받지 않았다. 특성속도는 퍼센트 막냉각 유량이 9% 이상일 때 추진제 혼합비에 영향을 받지 않았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.286-294
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• 2010

According to the propagation of fuel cell system, the importance of that system efficiency is being magnified. Thus, the efficiency improvement of reformer which is the important part of fuel cell system will be required. In structural aspect, the reformer is classified into cylindrical and plate type. Plate type reformer features better maintenance and space efficiency compared with cylindrical type. In this study, we changed the shape of combustion chamber to improve the reforming efficiency. And then we performed the CFD simulation to predict the spacial distribution of temperature. Analysis cased contains with baffles, fins, baffles and fins, and without those. In case of only with-baffle, temperature distributions were uneven because the high temperature stream was concentrated near the baffle end. In case of with-fin, the temperature distributions were relatively even than other cases.

• 한국전산유체공학회지
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• 제7권3호
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• pp.9-16
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• 2002

Most of modem aerospace gas turbines must be operated at a gas temperature which is several hundreds of degrees higher than the melting temperatures of the materials used in their construction. Complicated cooling schemes need to be employed in the combustor walls and in the high pressure turbine stages. Internal passages are cast or machined into the hot sections of aero-gas turbine engines and air from the compressor is used for cooling. In many cases, the cooling system is engineered to utilize jets of high velocity air, which impinge on the internal surfaces of the components. They are categorized as 'Impinging Cooling Method' and 'Vortex Cooling Method'. Specially, research of new cooling system(Vortex Cooling Method) that overcomes inefficiency of film cooling and limitation of space. The focus of new cooling system that improves greatly cooling efficiency using less amount of cooling air on surface heat transfer elevation. Therefore, in this study, a numerical analysis has been peformed for characteristics of flow and heat transfer in the swirl chamber and compared with the flow measurements by LDV. Especially, for understanding high heat transfer efficiency in the vicinity of wall, we considered flow structure, vortex mechanism and heat transfer characteristics with variation of the Reynolds number.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.79-86
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• 2005

기체-액체형 분사기를 사용하는 고성능 로켓엔진을 위하여 공명기로서의 분사기의 역할을 연구하였다. 단일 분사기가 장착된 연소기에서의 음향 거동을 상온 선형 음향해석을 통해 조사하였다. 음향감쇠 효과는 분사기 길이에 따른 감쇠인자를 통해 정량화되었다. 계산 결과, 분사기는 음향 감쇠에 있어 큰 역할을 하며, 최적의 분사기 길이는 감쇠시키고자 하는 음향 주파수에 대한 반파장 길이에 해당함을 알 수 있었다. 배플이 장착된 연소기에서, 상온 조건과 실제 연소 상황의 조건을 설정하여 각 조건에 대해서 배플길이에 따른 최적 분사기 길이의 변화를 계산하여 제시하였다.