비선형 위상을 가지는 화염전달함수

Abstract

본 논문은 가스터빈시스템에서 외부 유량의 섭동과 이에 따른 열발생의 섭동 사이의 관계를 표현하는 새로운 형태의 화염전달함수(flame transfer function))를 제안한다. 연소의 불안정성을 예측하기 위하여 그 동안 널리 이용되어 왔던 <TEX>$n-{\tau}$</TEX> 모델과 본 논문에서 제안하는 모델과의 가장 큰 차이점은 주파수 변화에 따른 위상의 비선형적인 관계를 표현 할 수 있다는 점에 있다. 기존의 <TEX>$n-{\tau}$</TEX> 모델의 경우 위상은 항상 주파수의 선형함수로 주어지는데 이는 실제 연소시스템의 실험에서 자주 관측되는 결과와 일치하지 않았다. 실험 결과를 바탕으로 새로운 화염전달함수 모델을 구성하였고 연소불안정성의 측면에서 위상의 비선형성이 미치는 영향에 관하여 분석하였다. In this paper we propose a new frame transfer function model describing the variations of a heat release rate in response to an external flow oscillation in gas turbine systems. A critical difference of our model compared to the so-called <TEX>$n-{\tau}$</TEX> model which has been widely used for a prediction of combustion instability (CI), is that our model is able to describe a nonlinear relation between phase and frequency. In contrast, the phase part of the <TEX>$n-{\tau}$</TEX> model is a pure time delay and thus the phase should be a linear function of frequency, which is inconsistent with many experimental results of real combustion systems. For an illustration, our new model is applied to experimental data and the effect of phase nonlinearity is investigated in the context of combustion instability.