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연소실 길이에 따른 이중선회 가스터빈 모델 연소기에서 연소불안정 모드 연구
장문석(Munseok Jang),이기만(Keeman Lee) 한국연소학회 2016 한국연소학회지 Vol.21 No.2
This study described the experimental investigations of combustion instability in a model gas turbine combustor. Strong coupling between pressure oscillations and unsteady heat release excites a self-sustained acoustic wave, which results in a loud and annoyed sound, and may also lead to a structural damage to the combustion system. In this study, in order to examine the combustion instability phenomenon of a dual swirling combustor configuration, the information of heat release and pressure fluctuation period with respect to the variation in both thermal power and combustor length was collected experimentally. As a result, the fundamental acoustic frequency turned out to increase with the increasing thermal power without respect to the combustor length. The frequency response to the combustor length was found to have two distinct regimes. In a higher power regime the frequency significantly decreases with the combustor length, as it is expected from the resonance of gas column. However, in a lower power regime it is almost insensitive to the combustor length. This insensitive response might be a result of the beating phenomenon between the interacting pilot and main flames with different periods.
이중선회 가스터빈 모델 연소기에서 맥놀이 현상으로 인한 연소불안정 특성
장문석(Munseok Jang),이기만(Keeman Lee) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
본 연구는 이중선회 가스터빈 모델 연소기의 연소 불안정성에 관한 연구이다. 열용량과 연소실 길이를 변경하여 가며 실험을 진행하였고, 그 결과 단일 선회 연소기의 특성과 다른 특성이 발생하는 것을 확인하였다. 열용량이 3, 4, 5 kW에서 연소실 길이가 길어짐에 주파수의 값이 감소하지 않고 일정하게 나타났다. 이에 압력 신호와 화염의 거동을 확인한 결과 연소실길이가 짧을 때와 달리 길어졌을 때 맥놀이 현상이 발생하며, 화염의 거동이 파일럿 화염과 메인 화염이 각각 다른 주기로 거동함을 확인하였다. 즉 주파수 값이 일정하게 유지되는 원인은 맥놀이 현상 때문이라 판단된다. This research is the study of combustion instabilities in dual swirl gas turbine model combustor. An experiment is conducted by changing the thermal power and the combustor length in this study. As a result, it was confirmed that this characteristic is other tendency of the single swirl combustor. The value of the frequency was constant when the combustor length becomes more longer at thermal power 3, 4, 5 kW. So it was confirmed that the beating phenomenon occurs when combustor length was longer and pilot and main flame have different periods. The constant frequency was analyzed as the results of the beating phenomenon.
이중선회 가스터빈 모델 연소기에서 연소실 길이에 따른 화염 불안정 주파수 신호 특성
장문석(Munseok Jang),이기만(Keeman Lee) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11
본 연구는 이중선회 가스터빈 연소기에서 연소 불안정성에 관한 연구이다. 연소기의 연소 불안정성은 압력변동 주파수와 열 방출 주파수 간의 상호작용에 의하여 발생하며, 큰 소음과 진동을 일으켜 연소기에 손상을 유발한다. 본 연구에서는 연소 불안정성을 규명하기 위하여 열용량과 연소실의 길이를 변경하여 가며 압력변동 주파수와 열 방출 주파수의 정보를 얻었고, 모든 조건에서 두 값이 일치하는 현상을 확인하였다. 그 결과 3kW~5kW 영역과 6kW~8kW의 영역이 서로 다른 경향을 나타내는 것을 확인 하였으며, 3kW~5kW영역에서 연소실 길이가 증가 하여도 그 값이 일정하게 유지되는 현상은 불규칙한 역화와 재점화로 인한 것이라 확인하였다. This parer described an experimental investigations of the unsteady in a dual swirl gas turbine combustor. Combustion instability of the combustor is caused by the interaction of the pressure fluctuation frequency and the heat release frequency, causing a big noise, vibration and causing damage to the combustor. In this study, in order to examine the combustion instability phenomenon of gas turbine combustor configuration, the information of heat release and pressure fluctuation period with respect to the variation in both thermal power and combustor length was collected experimentally. This phenomenon was confirmed that the two values match in all conditions. As a result 3kW ~ 5kW region and 6kW ~ 8kW region was confirmed that represent different trends, 3kW ~ 5kW region, also by increasing of combustion length is a phenomenon that its value remains constant due to the irregularities were confirmed will Flashback and re-ignite.
이중선회 가스터빈 모델연소기에서 맥놀이 현상으로 인한 연소불안정 특성
장문석(Munseok Jang ),이기만(Keeman Lee) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회지 Vol.20 No.6
This study is the results related to the combustion instability phenomenon with respect to combustor length and thermal power as variables in dual swirling combustor configuration. Especially, the beating phenomena having the insensitive resonance frequency of relatively constant peaks are observed when the combustor lengths increase in a lower power regime. This beating phenomenon might be occurred due to the interacting behaviors of pilot and main burners with different periods. Therefore, such insensitive response seems to be a result of the beating phenomenon with interaction between the pilot and main flames even though the combustor lengths are increased.
가스터빈용 모델 환형연소기 특성에 관한 연구 Part Ⅰ
김재영(Jaeyeong Kim),장문석(Munseok Jang),이동원(Dongwon Lee),이기만(Keeman Lee) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11
본 연구의 목적은 환형연소기의 실제 화염형상을 조사하는 것이다. 연소실의 길이, 열용량, 당량비에 의한 영향을 알아보기 위하여 변수를 외부 석영유리관의 길이 80mm, 내부 석영유리관의 길이 60, 70, 80mm, 열용량 5, 7, 9kW 그리고 당량비 0.6-1.1로 하였다. 화염의 형상을 DSLR 카메라를 이용해 가시화하였다. 가시화된 직접사진을 통하여 내부 석영유리관의 길이, 열용량, 당량비가 증가함에 따라 적염이 나타나는 것을 확인하였다. The objective of this study is to investigate the real flame shape of annular combustor. To identify the effects of combustor length, thermal power, equivalence ratio on the flame shape in annular combustion configuration, the employed parameters are inner quartz tube length 60, 70, 80mm, thermal power 5, 7, 9kW and equivalence ratio 0.6-1.1 for fixed outer quartz tube length of 80mm. The flame shape is visualized and analyzed using a DSLR camera. From the visualized pictures, it is confirmed that the reddish flame appears according to the increase of inner quartz tube length, thermal power, equivalence ratio.