The Atomization Mechanism and Spray Characteristics of Drum Type Rotary Atomizer

드럼형 회전연료노즐의 미립화 기구 및 분무특성 연구

  • 이동훈 (삼성테크윈 파워시스템연구소) ;
  • 최현경 (전북대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 최성만 (전북대학교 항공우주공학과) ;
  • 유경원 (국방과학연구소) ;
  • 허환일 (충남대학교 항공우주공학과)
  • Published : 2008.04.30

Abstract

The atomization phenomena and spray characteristics of drum type rotary atomizer using centrifugal force from high rotational speed of gas turbine engine shaft were studied through rotary atomizer modeling analysis and experimental method. A test rig for rotary atomization that has range of $5,000{\sim}40,000\;rpm$ was used to make similarity for high speed rotating shaft. Spray visualization methodology and Phase Doppler Anemometry were also used to investigate the atomization mechanism and spray characteristics. We found that the rotating fuel spray has unique breakup process and we have to make breakup point earlier through increasing rotating speed to improve atomization performance.

가스터빈엔진에 적용할 수 있는 드럼형 회전연료노즐의 모델링을 통해 원심력이 충분한 연료분사압력을 발생시킴을 보였고, 회전연료분사의 미립화 현상에 대해 실험적으로 연구하였다. 회전연료분사의 미립화기구 및 분무특성을 이해하기 위하여 고속 회전연료노존 시험리그를 이용하여 $5,000\;{\sim}\;40,000rpm$의 영역에서 분무가시화와 PDA를 이용한 분무액적 측정을 실시하여 회전연료분무의 미립화 특징을 규명하고, 미립화성능 향상을 위해서는 회전속도증가를 통해 액적분열시점을 앞당기는 것이 중요함을 알았다.

Keywords

References

  1. E. R. Norster, CoA-Memo-51, Cranfield College of Aeronautics, Bedford, England, 1964.
  2. T. Morishita, "A Development of the Fuel Atomizing Device Utilizing High Rotational Speed," ASME Paper No. 81-GT-180, American Society of Mechanical Engineers, New York, NY, 1981
  3. W. J. A. Dahm, P. R. Patel and B. H. Lerg, "Visualization and Fundamental Analysis of Liquid Atomization by Fuel Slingers in Small Gas Turbine Engines," 32nd AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, AIAA Paper No. 2002-3183, 2002
  4. 최성만, 이동훈, 박정배, "Spray Characteristics of the Rotating Fuel Injection System", 한국액체미립화학회지, 제11권, 제2호, 2006, pp.81-88
  5. Seong Man Choi, Kang Yeop Lee, Dong Hun Lee and Jeong Bae Park, "Spray characteristics of the rotating fuel injection system by using PDPA and PIV, " Proceeding of 17th International Symposium on Air-breathing Engines, 2005
  6. Hyun Kyung Choi, Chea Hong Choi, Seong Man Choi and Dong Hun Lee, "An Experimental Study of the Rotational Fuel Injection System," JSASS-KSAS Joint International Symposium on Aerospace Engineering. 2007. 10
  7. Seong Man Choi, Kang Yeop Lee, Dong Hun Lee and Jeong Bae Park, "An Experimental Study of the Slinger Combustor," Proceeding of Asian Congress on Gas turbine, ACGT 2005-039, 2005
  8. 이강엽, 이동훈, 최성만, 박정배, 박영일, 김형모, 한영민, "슬링거 연소기의 연소 특성", 한국추진공학회지 제8권 제1호, 2004, pp.38-43
  9. 이동훈, 이강엽, 최성만, "쉬라우드 공기 선회 유동 특성 변화에 따른 심플렉스 연료노즐의 분무 특성", 한국액체미립화학회지 제9권 제3호, 2004, pp.35-41