[논문]희박 예혼합 모델 가스터빈 연소기에서 스월유동 특성이 화염 간 상호작용에 미치는 영향

이지호; 박준형; 한동식; 김규태

doi:10.15231/jksc.2018.23.1.021

희박 예혼합 모델 가스터빈 연소기에서 스월유동 특성이 화염 간 상호작용에 미치는 영향
Swirl Flow Effects on Flame-Flame Interactions in a Model Lean-Premixed Gas Turbine Combustor 원문보기

한국연소학회지 = Journal of the Korean Society of Combustion, v.23 no.1, 2018년, pp.21 - 27

이지호 (한국과학기술원 항공우주공학과) , 박준형 (두산중공업 GT연소기개발팀) , 한동식 (두산중공업 GT연소기개발팀) , 김규태 (한국과학기술원 항공우주공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The effect of swirl flow structures on combustion dynamics of two interacting, lean-premixed flames was experimentally investigated, with a particular emphasis on swirl numbers and swirl rotational directions. Our results show that the amplitude of limit cycle oscillations is very sensitive to the combination of swirl numbers and rotational directions, while the instability frequency remains nearly unchanged. The counter-rotating cases show significantly lower pressure perturbations, and this behavior appears to be related to the formation of compact interacting zone with higher heat release rate, indicating the presence of increased flame surface wrinkling caused by intense turbulence.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 기존의 접근방법을 좀 더 확장시켜, 두 개의 노즐을 장착한 희박 예혼합 가스터빈 연소기를 이용, 스월 수와 스월 방향에 따른 유동장의 변화가 연소불안정에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였으며 화염 간 상호작용에 대한 정량적 분석을 수행 하였다.
본 연구에서는 두 개의 노즐을 갖는 예혼합 모델 가스터빈 연소기에서 스월 수와 스월 방향의 조합에 따른 시스템의 안정성 평가 및 화염 간 상호작용 특성을 파악했다.

제안 방법

이 결과들은 시스템의 동적 안정성이 스월 수와 스월 유동의 조합에 매우 민감하게 반응한다는 것을 증명한다. 스월 유동의 특성이 어떠한 방식으로 시스템에 영향을 주는지 좀 더 알아보기 위해 리그의 상부에 카메라를 설치하여 화염 이미지 계측을 진행하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 6개의 얇은 베인을 갖는 축 유동 스월러를 이용하였고, 이들은 스월 수 0.45, 0.65, 0.75를 갖는다[1]. Fig.

성능/효과

마지막으로 화염 간 상호작용 구간을 정의하는 기준을 제시했다. 상호작용 없는 하나의 화염보다 서로 상호작용하는 두 화염의 CH* 강도가 더 컸으며, 결과적으로 화염 간 상호작용 구간을 정의할 때 그 기준을 특정 값 이상의 화염강도로 사용하면 된다는 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스월 유동이란 무엇인가?	스월 유동은 고속의 유동 조건에서 화염을 안정화 시키는 효과적인 방법으로, 가스터빈 연소기에서 널리 이용되고 있다[1-3]. 스월에 의해 만들어지는 재순환영역은 저유동속도 구간을 형성하여 화염을 부착시킨다.
	스월 유동이 널리 이용되는 곳은 어디인가?	스월 유동은 고속의 유동 조건에서 화염을 안정화 시키는 효과적인 방법으로, 가스터빈 연소기에서 널리 이용되고 있다[1-3]. 스월에 의해 만들어지는 재순환영역은 저유동속도 구간을 형성하여 화염을 부착시킨다.
	화염 간 상호작용 구간의 형태가 날카로워지고 상류로 이동하는 현장의 원인은 무엇인가?	또한 화염 간 상호작용 구간의 형태가 날카로워지고 상류로 이동함을 확인했다. 이러한 현상은 스월 방향에 따른 유동구조의 차이 때문인 것으로 사료된다. 역방향의 경우 화염면적이 더 넓어져 스월 수가 증가하는 것과 같은 효과를 갖는다.

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