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송재강(Jae-Gang Song),고영성(Young-Sung Ko) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.5
연소 불안정 현상은 액체로켓엔진 개발과정에 있어서 반드시 해결해야 하는 문제이다. 이것을 억제하기 위한 도구 중의 하나인 음향공의 오리피스 길이 변화에 의한 감쇠 효과를 선형 음향 해석과 실험을 통하여 연구하였다. 오리피스의 길이가 짧아질수록 감쇠효과가 증가하는 것을 확인하였으며 실험과 선형 음향 해석 결과가 서로 동일한 경향을 보이는 것을 확인 하였다. 또한, 가진 음원의 크기에 따른 실험을 수행하였는데 그 결과 오리피스 길이와 단면적이 작아질수록 가진 음원의 크기 증가의 따른 비선형성이 증가하는 것을 확인하였다. Combustion instability is one of the most difficult problems in the development of liquid rocket engines. One of the damping devices for combustion instability is helmholtz resonator. Orifice length is one of factors for designing it. In this study, effects of orifice length are investigated by an experimental tests and a linear acoustic analysis. Damping capacity was improved by the increase of the length of resonator. And the results of an experimental tests and a linear acoustic analysis are showed similar tendency. Also, effects of supplied SPL(sound pressure level) are investigated and the results show that nonlinear effects are increase by the increase of supplied SPL.
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흡음 계수를 이용한 연소불안정 제어용 음향공의 감쇠 정량화
차정필(Jung-Phil Cha),송재강(Jae-Gang Song),고영성(Young-Sung Ko),김홍집(Hong-Jip Kim) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.5
액체로켓엔진에서 발생하는 고주파 연소 불안정 제어를 위한 수동 안정화 제어 기구로 음향공을 적용하여, 선형 음향 해석 및 상온 음향 실험을 통해 감쇠 효과의 적합성을 검증하였다. 단일 음향공의 기하학적 형상에 따른 음향 감쇠 효과를 비교하기 위하여 오리피스 직경, 길이를 변화시킨 몇 가지 음향공 모델에 대해 유해 공진주파수 감쇠 효과를 정량적으로 비교, 분석하였다. 다음으로 음향공의 개수에 따른 음향 감쇠 효과를 비교하였다. 주파수 응답함수를 통한 유해주파수 감쇠 성능은 개수 증가에 따라서 우수해졌지만 흡음계수를 통한 최적의 효율 관점에서 볼 때 오히려 과도한 댐핑으로 인한 해당 주파수의 감쇠 효율이 낮아지는 경향이 발생한다. 결론적으로 음향공을 이용한 제어를 위해서는 유해주파수를 감쇠시킬 수 있는 기하학적 형상을 통한 정확한 동조가 필요하다. 또한, 부피의 제약을 고려한 최적의 효율을 발휘할 수 있는 음향공의 형상 설계와 개수의 선택이 절대적으로 필요함을 입증한다. A Helmholtz resonator as a stabilization device to control high-frequency combustion instabilities in liquid rocket engine is adopted and its damping capacity is verified by linear acoustic analysis and atmospheric acoustic tests. To compare the results of acoustic attenuation effect in accordance with uni-resonator's geometry, quantitative analyses were made in the cases of various orifice diameters and lengths. Next, in the experiments to compare the results of acoustic attenuation effect by a difference in the number of resonators, damping capacity of harmful resonant frequency was improved by the increase of the number of resonators. On the other hand, attenuation efficiency of the frequency tended rather to lower due to over damping from the point of view of absorption coefficient. As the result, tuning the suitable geometry for the resonator to the resonant frequency is required for the control using the resonator. Also, the design of resonator's geometry and the choice of its number are important to put up the optimal efficiency in consideration of restriction of its volume.
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