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온라인 개방코드 OSCILOS를 이용한 모델 희박 예혼합 가스터빈 연소기의 연소불안정 해석 사례
차동진(Dong Jin Cha),송진관(Jin Kwan Song),이종근(Jong Geun Lee) 한국연소학회 2015 한국연소학회지 Vol.20 No.4
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.
덕트 형상 연소기의 연소불안정에 대한 Semi-Active Control
송재천(Jae-Cheon Song),송진관(Jin-Kwan Song),황정재(Jeong-Jae Hwang),윤영빈(Young-Bin Yoon),이종근(Jong-Guen Lee) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.11
연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적 위치인 40mm에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 크게 감소시킬 수 있었다. 그리고, 연소기와 헬름홀츠 공진기 사이의 동압의 위상차가 흥미로운 관계에 있음을 나타내었다. 또한 헬름홀츠 공진식과 위상차를 이용한 능동적으로 동조되는 수동제어방식에 대해 알아보았다. Combustion Instabilities are caused by a coupling between acoustic waves and unsteady heat release. They can be eliminated using passive controller such as a Helmholtz resonator. But, Helmholtz resonator is normally only effective over a narrow frequency range. In this work, Helmholtz resonator is applied for reducing the combustion oscillations and we vary the Helmholtz resonator volume using piston in oder to tune in the wide range of operating conditions. As the result, it is found that the dominant combustion oscillations can be largely reduced by optimizing the size of resonator volume. And, interesting relation for phase difference of dynamic pressure both combustor and the helmholtz resonator are presented in this paper. Also, we investigate semi-active control using Helmholtz equation and phase difference.