Combustion instability is critical problem in developing liquid rocket engine. There have been many efforts to solve this problem. In this study, the method was sought through the injector as part of these efforts to suppress combustion instability. If the injector can suppress the disturbance coming from the supply line as a kind of buffer it will serve to reduce combustion instability. Especially we target at gas propellant oscillation in gas-centered swirl coaxial injector. The phenomenon is simulated with acoustic excitation of speaker. The film thickness response at injector exit was measured by using a liquid film electrode. Also the response of spray to the disturbance was observed by high-speed photography. Gas-liquid momentum flux ratio and the frequency of feeding gas oscillation were changed to investigate the effect of these experimental parameters. The trend of response by varying these parameters and the cause of weak points was studied to suggest the better design of injector for suppressing combustion instability.
In the present investigation, the nonlinear dynamic buckling of a curved plate subjected to sinusoidal loading is examined. By the theoretical analyses, a highly nonlinear snap-through motion of a clamped-free-clamped-free plate and its effect on the overall vibration response are investigated. The problem is reduced to that of a single degree of freedom system with the Rayleigh-Ritz procedure. The resulting nonlinear governing equation is solved using Runge-Kutta (RK-4) numerical integration method. The snap-through boundaries, which vary with different damping coefficient and linear circular frequency of the flat plate are studied and given in terms of force and displacement. The relationships between static and dynamic responses at the start of a snap-through motion are also predicted. The analysis brings out various characteristic features of the phenomenon, i.e. 1) small oscillation about the buckled position-softening spring type motion, 2) chaotic motion of intermittent snap-through, and 3) large oscillation of continuous snap-through motion crossing the two buckled positions-hardening spring type. The responses of buckled plate were found to be greatly affected by the snap-through motion. Therefore, better understanding of the snap-through motion is needed to predict the full dynamic response of a curved plate.
The combustion instability was experimentally investigated in model gas turbine combustor with dual swirl burner. When such instability occurs, a strong coupling between pressure oscillation and unsteady heat release excites a self-sustained acoustic wave which results in a loud sound, and can even cause fatal damage to the combustor and entire system. In present study, to understand the combustion instability with a premixed mixture, the detailed periods of pressure and heat release data in unstable flame mode were investigated by various measurement methods at relatively rich condition and lean condition near flammable limits. Also, to prepare the utilization of synthetic natural gas (SNG) fuel in gas turbine system, an investigation was conducted using a simulated SNG including methane as a reference fuel to examine the effects of $H_2$ content on flame stability. These results provide that the instability due to flash-back behaviour like CIVB phenomenon occurred at rich condition, while the repetition of relighting and extinction caused the oscillation of lean condition near flammable limit. From the analysis of $H_2$ content effects, it is also confirmed that the instability frequency is proportional to the laminar burning velocity at both rich and lean condition.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제3권4호
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pp.286-292
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2011
In order to design a shear coaxial injector of solid particles for underwater propulsion system, basic experiments on gas-liquid shear coaxial injector are necessary. In the gas-liquid coaxial injector self-pulsation usually occurs with an intense scream. When self-pulsation occurs, mass flow rate oscillation and intense scream are detected by the interactions between the liquid and gas phase. Self-pulsation must be suppressed since this oscillation may cause combustion instabilities. Considerable research has been conducted on self-pulsation characteristics, but these researches are conducted in swirl coaxial injector. The main objective of this research is to understand the characteristics of self-pulsation in shear coaxial injector and reveal the mechanism of the phenomenon. Toward this object, self-pulsation frequency and spray patterns are measured by laser diagnostics and indirect photography. The self-pulsation characteristics of shear coaxial injector are studied with various injection conditions, such as the pressure drop of liquid and gas phase, and recess ratio. It was found that the frequency of the self-pulsation is proportional to the liquid and gas Reynolds number, and proportional to the L/d.
The clogging of the flow area at the tube support plates(TSPs), especially at the upper TSPs results in the water level oscillation of a steam generator during normal operation. A reduction of the TSP flow area causes to increase in pressure drop within the two-phase flow zone, which destabilizes the boiling flow through the tube bundle. This phenomenon was occasionally observed at a few domestic and foreign nuclear power plants. One of the methods for defining the flow area clogging is visual inspection, which is the most effective inspection method. The results of the visual inspection for TSPs' flow area are clogging images on TSPs' quartrefoil lobes. These images are complexly distorted due to lens aberration and external factors like the distance to a subject and angle etc. In this work, we developed the analysis algorithm for clogging image of the TSP flow area of steam generators. For this purpose, we designed an image verification device applicable to the camera employed in the field for visual inspection and then, we demonstrated the validity of image analysis algorithm by using this device and commercial autoCAD program.
Surge protective devices(SPDs) are widely used as a most effective means protecting the electrical and electronic equipment against overvoltages such as lightning and switching surges. When installing SPDs, it is essential that the voltage protection level provided by SPDs should be lower than the withstand voltage of the equipment being protected. But even the proper selection of SPDs are achieved, the voltage at the equipment terminal may be higher than the residual voltage of SPD due to the reflection and oscillation phenomena. This paper was focused on the investigations of the conditions for which the equipment is protected by an SPD taking into account the influences of the protective distance and type of load. The protective effects of SPD with voltage-limiting component were analyzed as functions of types of load and protective distance between the SPD and load. As a result, in the cases of long protective distances, capacitive loads and loads with high resistance, the voltage at the load terminal was significantly higher than the residual voltage of SPD. It was found that the proper installation of SPDs should be carried out by taking into account the protective distance and type of load to achieve reliable protection of electronic equipments against surges.
Interleaving techniques are widely used to reduce input/output ripples and to increase the power capacity of boost converters operating in critical conduction mode. Two types of phase-shift control schemes are studied in this paper, the turn-on time shifting method and the turn-off time shifting method. It is found that although the turn-off time shifting method exhibits better performance, it suffers from sub-harmonic oscillations at high input voltages. To solve this problem, an intensive quantitative analysis of the sub-harmonic oscillation phenomenon is made in this paper. Based upon that, a novel modified turn off time shifting control scheme for interleaved boost converters operating in critical conduction mode is proposed. An important advantage of this scheme is that both the master phase and the slave phase can operate stably in critical conduction mode without any oscillations in the full input voltage range. This method is implemented with a FPGA based digital PWM control platform, and tests were carried out on a two-phase interleaved boost PFC converter prototype. Experimental results demonstrated the feasibility and performance of the proposed phase-shift control scheme.
A problem with virtual synchronous generator (VSG) systems is that they are difficult to operate stably with photovoltaic (PV) power as the DC side. With this problem in mind, a PV-VSG control strategy considering the dynamic characteristics of the DC side is proposed after an in-depth analysis of the dynamic characteristics of photovoltaic power with a parallel energy-storage capacitor. The proposed PV-VSG automatically introduces DC side voltage control for the VSG when the PV enters into an unstable working interval, which avoids the phenomenon where an inverter fails to work due to a DC voltage sag. The stability of the original VSG and the proposed PV-VSG were compared by a root locus analysis. It is found that the stability of the PV-VSG is more sensitive to the inertia coefficient J than the VSG, and that a serious power oscillation may occur. According to this, a new rotor model is designed to make the inertial coefficient automatically change to adapt to the operating state. Experimental results show that the PV-VSG control strategy can achieve stable operation and maximum power output when the PV output power is insufficient.
Andrade, Alexandre R.;Pimentel, Roberto L.;Silva, Simplicio A. da;Souto, Cicero da R.
Structural Monitoring and Maintenance
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제9권2호
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pp.201-220
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2022
Lateral vibrations of footbridges may induce synchronization between pedestrians and structure itself, resulting in amplification of such vibrations, a phenomenon identified by lock-in. However, investigations about accelerations and frequencies of the structural movement that are related to the occurrence of synchronization are still incipient. The aim of this paper is to investigate conditions that could lead to avoidance of synchronization among pedestrians themselves and footbridge, expressed in terms of peak acceleration. The focus is on the low acceleration range, employed in some guidelines as a criterion to avoid synchronization. An experimental campaign was carried out, employing a prototype footbridge that was set into oscillatory motion through a pneumatic exciter controlled by a fuzzy system, with controlled frequency and amplitude. Test subjects were then asked to cross the oscillating structure, and accelerations were simultaneously recorded at the structure and at the subject's waist. Pattern and phase differences between these signals were analysed. The results showed that test subjects tended to keep their walking patterns without synchronization induced by the vibration of the structure, for structural peak acceleration values up to 0.18 m/s2, when frequencies of oscillation were around 0.8 to 0.9 Hz. On the other hand, for frequencies of oscillation below 0.7 Hz, structural peak accelerations up to 0.30 m/s2 did not induce synchronization.
하이브리드 로켓 연소에서 발생하는 산화제 난류 유동과 연료의 기화로 인한 분출유동 사이의 상호 간섭은 매우 복잡하고 특별한 유동 간섭을 일으킨다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였다. 고체추진 로켓의 연소 과정에서 관찰되는 현상과 매우 흡사하게 벽면 근처에서 특정주파수로 진동하는 유동 현상이 존재한다는 것을 확인하였고, 산화제와 분출 유동의 간섭에 기인한 유동의 진동현상은 벽면 근처의 매우 얇은 영역에서만 존재하였다. 큰 길이 스케일의 유동현상을 보여주는 압력 섭동장으로부터 채널 내 주유동이 특정 주파수 특성을 갖고 하류로 진행해 가는데, 이는 산화제 유동이 분출유동과 상호작용을 하면서 발생된 전단유동의 특성을 나타낸 것이다. 그러나 하이브리드 로켓 연소실 유동의 진동 특성은 고체 추진 로켓에서 관찰되는 유동 특성과는 달리, 진동의 강도가 벽면에서 온도 구배를 변화시켜 열전달의 향상을 발생시키기에는 충분하지 못한 것으로 보인다. 그러나 벽면 근처에서 특정 주파수 특성을 갖는 유동현상이 존재한다는 사실은 비슷한 크기의 주파수를 갖는 음향 가진과 같은 외부교란이 작용한다면 공진으로 발전할 수 있는 가능성을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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