초록 ▼

제 1 장 서론
제 1 절 기술개발의 필요성과 관련 현황
1. 개발 대상 기술·제품의 개요
- 본 연구의 개발 대상은 항공기용 가스터빈엔진 연소기의 연소 안정성 및 배기가스를 진단하는 전산 유체해석 프로그램임.
- 연소기 설계 단계에서 화염 안정성, 배기가스 예측, 연소실 출구 온도의 균일한 조정은 중요한 고려 대상이며, 이 대상에 영향을 끼치는 연소 과정의 물리적인 현상을 규명하는데 있어서 실험적 접근 방법의 한계로 인해 전산유체해석법(Computational Fluid Dynamics: CFD)이 대안으로

제 1 장 서론
제 1 절 기술개발의 필요성과 관련 현황
1. 개발 대상 기술·제품의 개요
- 본 연구의 개발 대상은 항공기용 가스터빈엔진 연소기의 연소 안정성 및 배기가스를 진단하는 전산 유체해석 프로그램임.
- 연소기 설계 단계에서 화염 안정성, 배기가스 예측, 연소실 출구 온도의 균일한 조정은 중요한 고려 대상이며, 이 대상에 영향을 끼치는 연소 과정의 물리적인 현상을 규명하는데 있어서 실험적 접근 방법의 한계로 인해 전산유체해석법(Computational Fluid Dynamics: CFD)이 대안으로 인정됨.
- 가스터빈엔진 선진국인 미국의 GE, P&W사에서는 이미 자사 가스터빈엔진 연소기의 연소 안정성 및 배기가스의 오염물질 배출 감소를 목표로 전산유체해석법을 주 개발 도구로 적용하고 있음.
- 가스터빈엔진 연료를 단일 화학종으로 가정한 기존 국내 수치해석 연구는 연소 생성물의 상태량 및 연소 불안정, 오염물질 예측에 큰 오차가 발생하여 실질적 적용의 한계가 존재하므로 다성분 Surrogate 모델을 이용하여 보다 정확한 연소 특성 메커니즘 및 오염물질 예측 연구가 필수적임.
- 또한 기존 상용프로그램(Fluent, Star-CCM+등)은 국내 기술이 아니므로 코드 수정이 불가하며, 라이센스 고비용 발생, 제한된 동적해석 등의 한계로 적합한 해석 수행을 위하여 국내 기술 개발이 필요함.
- 가스터빈엔진 연소기의 연소 특성, 연소 불안정성 및 환경 오염 물질 배출량 제어를 위한 수치해석을 수행하기 위하여 방대한 양의 계산이 필요하므로 현재 세계적인 추세인 대용량 연산 서버 구현 S/W 기술 및 H/W 구축이 필요함.

(출처 : 본문 9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 제 1 장 서론 ... 9
• 제 1 절 기술개발의 필요성과 관련 현황 ... 9
• 1. 개발 대상 기술·제품의 개요 ... 9
• 2. 개발 대상 기술·제품의 중요성과 파급 효과 ... 10
• 3. 국내·외 기술과 시장 현황 ... 18
• 4. 국내·외 경쟁기관, 지식재산권과 표준화 현황 ... 23
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 40
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 40
• 1. 최종 목표 ... 40
• 2. 개발기술의 평가 방법 및 평가 항목 ... 41
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 42
• 1. 요소기술 별 목표 ... 42
• 2. 정량적 목표 항목의 평가 방법 ... 43
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 45
• 1. 1차년도 ... 45
• 2. 2차년도 ... 46
• 3. 3차년도 ... 47
• 4. 4차년도 ... 48
• 5. 5차년도 ... 49
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 50
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 51
• 제 3 장 결과 ... 53
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 53
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 53
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 56
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 59
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 89
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 93
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 94
• 제 4 장 사업화 계획 ... 95
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 95
• 제 2 절 사업화 계획 ... 95
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 95
• 【첨부 1】 평가 지표용 실험 결과 논문표 ... 96
• 【첨부 2】 세부 개발 내용 및 결과 정리 ... 97
• 1. 가스터빈 엔진 연료의 다성분 surrogate 모델 연구 ... 97
• 가. 탄화수소 연료의 분류 ... 97
• 나. Kerosene 연료의 구성 ... 97
• 다. Kerosene 연료의 모델링 ... 99
• 라. Kerosene/Oxygen mechanism 및 해석 동향 ... 100
• 마. 열역학적 물성치 연구 ... 101
• 바. 탄화수소 다성분 모델의 반응률 모델링 ... 119
• 2. 배기가스 예측 및 오염물질 저감 해석 기술 ... 123
• 가. 난류 연소 모델 ... 123
• 나. 배기가스 예측 기술 ... 145
• 3. 3차원 Dynamic LES 난류 연소 수치해석 ... 152
• 가. 지배방정식 ... 152
• 나. Turbulent Closure : LES 난류 모델 ... 153
• 다. 난류 예혼합 화염 연소 모델 ... 159
• 라. 난류 확산 화염 연소 모델 ... 160
• 마. 검증 결과 ... 160
• 4. 연료 분사 수치해석 기법 개발 ... 165
• 가. Lagrangian-Eulerian 연료분사 수치해석 방법 ... 165
• 나. Eulerian-Eulerian 연료분사 수치해석 방법 ... 177
• 5. 연소 불안정 진단 기법 ... 199
• 가. POD (proper orthogonal decomposition) ... 199
• 나. DMD (dynamic mode decomposition) ... 205
• 6. 가스터빈 엔진 연소기 해석 통합 기술 ... 210
• 가. 단일 GE LM6000 연소기의 난류 예혼합 연소 해석결과 ... 210
• 나. 다중 GE LM6000 연소기의 난류 예혼합 연소 해석결과 ... 222
• 다. DLR 난류 확산화염 해석결과 ... 228
• 라. LDI 연소기 해석결과 ... 246
• 마. 다중 LDI 스프레이 난류 확산화염 해석결과 ... 259
• 바. 실 연소기 통합 해석기술 개발 ... 262
• 7. 병렬 고속연산 최적화 SW 및 HW 구축 연구 ... 269
• 가. 고속계산용 병렬 파일 시스템 최적화 및 HW 구성 ... 269
• 나. 대용량 계산 로드 밸런싱 및 데이터 통신 모니터링 기술 ... 270
• 다. 클러스터 관리 시스템 ... 273
• 라. 계산 성능 및 병렬 성능 시험 ... 275
• 끝페이지 ... 276