덕트 형상 연소기의 연소불안정에 대한 Semi-Active Control

Abstract

연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적 위치인 40mm에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 크게 감소시킬 수 있었다. 그리고, 연소기와 헬름홀츠 공진기 사이의 동압의 위상차가 흥미로운 관계에 있음을 나타내었다. 또한 헬름홀츠 공진식과 위상차를 이용한 능동적으로 동조되는 수동제어방식에 대해 알아보았다. Combustion Instabilities are caused by a coupling between acoustic waves and unsteady heat release. They can be eliminated using passive controller such as a Helmholtz resonator. But, Helmholtz resonator is normally only effective over a narrow frequency range. In this work, Helmholtz resonator is applied for reducing the combustion oscillations and we vary the Helmholtz resonator volume using piston in oder to tune in the wide range of operating conditions. As the result, it is found that the dominant combustion oscillations can be largely reduced by optimizing the size of resonator volume. And, interesting relation for phase difference of dynamic pressure both combustor and the helmholtz resonator are presented in this paper. Also, we investigate semi-active control using Helmholtz equation and phase difference.