네트워크 모델을 이용한 환형 가스터빈 연소기에서의 연소불안정 해석

Combustion Instability Analysis Using Network Model in an Annular Gas Turbine Combustor

희박 예혼합 연소기는 NOx 배출 규제를 만족시키지만, 연소불안정 현상을 야기하는 단점을 갖고 있다. 이때 연소불안정 현상은 연소기 내부에서 열발생 섭동과 음향 압력 섭동 사이의 피드백 관계로부터 도출된다. 특히 항공용 엔진에 대한 배출 가스 규제가 강화되면서, 환형 연소기에서의 연소불안정 연구에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는 환형연소기에서의 길이방향 및 환형 방향의 모드까지 계산할 수 있는 열음향 네트워크 모델을 개발 및 사용하였고, 이때 연소 모델은 화염전달함수를 적용하였다. 이와 같은 네트워크 모델을 사용하여 벤치마킹한 환형연소기의 실험데이터와 비교 분석하여 연소불안정 해석을 진행하였다.

Lean premixed combustion was successful in meeting current NOx emission regulations. However, these often leads to combustion instability. This phenomena results from the feedback relationship between heat release perturbations and acoustic pressure oscillations in the combustor. Researches on the combustion instability in an annular combustor have recently received great attention due to the enhanced NOx requirement in aero-engines. In this study, the thermoacoustic network model has been developed in order to calculate the acoustics for longitudinal as well as circumferential modes in the annular combustor. The combustion model in the network model is calculated by flame transfer function(FTF). Numerical and analytical results are compared to an measurement data.