레이저 평면광을 이용한 Swirl Jet의 유동가시화

목차

1. The Purpose of the Experiment
2. Theoretical Analysis
3. Experimental Procedures
4. Results and Discussion
5. Conclusion
6. References

본문내용

1. The Purpose of the Experiment
연소기내의 노즐에서 분사되는 연료(물)를 선회기를 사용해서 Swirl 시켰을 때 분무되는 유동을 레이저로 가시화하여 선회기를 사용했을 때 이점을 알아보고, 선회각과 injector의 frequency를 달리하여 가시화된 이미지를 바탕으로 각각의 경우 비교해 본다.

2. Theoretical Analysis
2.1 가스터빈 연소기
가스터빈 연소기는 분사기(injector), 선회기(swirler), 라이너(liner), 케이싱(casing)의 주요 부분으로 구성되어 있다. 액체 연료를 사용하는 연소기에서는 연료가 연료노즐을 통해 연소실로 주입되면서 분무상태가 되어 압축공기와 혼합하여 연소한다. 여기서 완전연소에 의한 높은 연소효율과 낮은 공해 배출물 및 화염 안정화의 증진에 중요한 역할을 하는 연료분무와 선회유동의 특성에 대해서 이해가 필요하다[1].

2.2 분무연소의 일반적 메커니즘
액체연료를 분사기로 무사히 많은 미세한 액적으로 미립화 시켜 표면적을 크게 함과 동시에, 공기와의 혼합을 증진하여 연소시키는 형태가 분무연소이다. 이 과정은 액상연료가 산화제와 접촉하는 면적을 넓혀서 연소 과정 중에 열과 질량 전달효과를 내게 된다. 일반적인 분무연소장치에서는, 펌프 등 연료 공급 장치를 거친 연료는 분사기를 통해 작은 액적으로 무화되어 연소실로 공급되고 역시 연소실로 공급된 산화제와 반응하여 연소를 이루게 된다. 따라서 분무연소는 개개의 액적이 증발하여 주변 산화제(주로 공기)로 확산되면서 반응하는 것의 평균현상이다[1].

2.3 연료 분사기
연소기에서 액체연료를 미립화 뿐만 아니라 기화 시키는 것은 기본적이고 중요한 과정인데, 연료 분사기를 통해서 기화되며 분무된 액적의 크기가 작으면 작을수록 기화율을 증가시켜서 연소효율과 점화 성능을 향상시킨다[1].

2.4 선회유동(Swirl Flow)
충분한 선회강도를 갖는 선회류(Swirl flow)를 이용하여 순환류를 반들 수 있는데 이것으로 재순환영역을 만들어 화염의 안정성뿐만이 아니라 분무액적의 미세화, 그리고 분무액적의 분포를 제어하고 있다.

참고 자료

허환일 교수, 비행추진실험 교재, pp. 36-52
http://physica.gsnu.ac.kr/physedu/laserholo/lasergen/lasergen.html
http://www.mrl.columbia.edu/ntm/level1/ch05/html/l1c05s07.html
http://keom.khu.ac.kr/keomwiki/moin.cgi/CCD%EC%B9%B4%EB%A9%94%EB%9D%BC