FASTRAC 연소기에서 음향공을 이용한 연소불안정 제어 사례 연구

Abstract

연소시험을 통한 성공/실패 사례가 있는 FASTRAC 연소기에 대해, 효용성이 검증된 3차원 선형 음향해석을 수행하여 음향공의 물성치 변화에 따른 감쇠 특성을 파악하였다. 음향공의 동조주파수와 감쇠능력을 정량화하기 위해 음향 임피던스 개념을 도입하였다. 기하학적 형상이 주어진 상태에서, 음향공 내부의 음속 변화에 따라 최적의 동조가 가능한 음속을 파악하였다. 최적의 동조가 이루어지기 위한 음향공 내부의 음속 예측 방법을 제시하였다. 이를 통하여 여러 기하학적 형상을 가지는 음향공에 대하여 적용하여 감쇠능력을 정량화함으로써 연소안정성의 확보 여부에 대한 검토가 가능할 것이며, 안정성이 확보되지 못한 경우에 대해서는 그 이유를 명확하게 규명할 수 있을 것이다. 3-D linear acoustic analysis has been performed to elucidate damping characteristics of large Helmholtz acoustic cavities in FASTRAC thrust chamber. Acoustic impedance concept has been introduced to quantify combustion stabilization capacity. For a given acoustic cavity, sonic velocity in the cavity to achieve an optimal tuning has been determined and satisfactory agreement with the previous results has been obtained. Feasible estimation of sonic velocity in the acoustic cavity has been devised. Results show similar trends without significant deviations, which can be used in the procedure of design and verification of acoustic cavity. From the satisfactory results, investigation of other thrust chambers with acoustic cavities which have shown combustion instabilities will be done as future works.