연소불안정 제어를 위한 음향공의 감쇠에 대한 형상 효과

국문 초록 (Abstract)

액체 로켓엔진에서의 고주파 연소불안정 제어를 위한 수동 안정화 제어 기구로 음향공을 적용하여 감쇠 효과의 적합성을 검증하였다. 우선, 기본형 모델링 연소실에서 발생한 유해 공진주파수는 음향공의 동조를 통하여 효과적으로 감쇠될 수 있음을 확인 하였다. 또한, 음향공의 기하학적 형상에 따른 음향 감쇠 효과를 비교하기 위하여, 주요 설계 변수를 변화시킨 몇 가지 음향공 모델에 대해 유해 공진주파수 감죄 효과를 정량적으로 비교, 분석하였다. 선형음향해석과 실험적 방법 모두 만족할만한 일치성을 나타내었으며, 오리피스 입구 면적이 가장 크거나 오리피스 길이가 가장 짧은 경우에서 감쇠 효과가 가장 크게 나타났다. 결론적으로 음향공을 이용한 최적의 음향공 제어를 위해서는 음향공 부피를 고려한 최적의 음향공 설계가 절대적으로 필요함을 입증한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Acoustic cavity as a stabilization device to control high-frequency combustion instabilities in liquid rocket engine is adopted and its damping capacity is verified in atmospheric temperature. First, harmful resonant frequency in a modeling chamber can be damped effectively by the installation of properly-tuned acoustic cavity. Besides, geometric effects of acoustic cavity on damping characteristics are analyzed and compared quantitatively. Satisfactory agreements have been achieved with linear acoustic analysis and experimental approach. Results show that the acoustic cavity of the largest orifice area or the shortest orifice length was the most effective in acoustic damping of the harmful resonant frequency. Finally, it is proved that an optimal design process is indispensable for the effective control of combustion instabilities.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT
• 초록
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 연구 방법 및 실험 장치
• Ⅲ. 실험 및 해석 결과
• Ⅳ. 결론
• 후기
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 "Liquid Propellant Rocket combustion instability" nasa : 1972-, eds

2 "Fastrac Rocket Engine Combustion Chamber Acoustic Cavities" 18-23, 1998

3 "Experimental Procedures Aiding the Design of Acoustic Cavities Progress in Astronauticsand Aeronautics" 169 : 377-399, 1995

4 "Elimination of High-Frequency Combustion Instability in the Fastrac Engine Thrust Chamber" 9-17, 1998

5 "Development of Analysis Code for Evaluation of Acoustic Stability of Rocket Engine Combustor with Various Designs" 32 (32): 110-116, 2004

6 "Combustion Stabilization with Acoustic Cavities" 8 : 1220-1225, no.12

7 "Combustion Instability(Natanzon, M. S. and Culick, F. E. C., eds)" 1996

8 "Acoustics, Minum Inc" 1999

9 "Acoustic Tests on Atmospheric Condition in a Liquid Rocket Engine Chamber" 28 (28): 16-23, 2004

10 "Acoustic Liner Feasibility Program" 1970

11 "Acoustic Analysis for Design Optimization of Hub-Blade Baffle in Liquid Rocket Engine" 28 (28): 945-952, 2004

12 "A Study on the Acoustic Damping Characteristics of Acoustic Cavities in a Liquid Rocket Combustor" 30 (30): 32-40, 2006

13 "A Numerical Study on Acoustic Behavior in Gas Turbine Combustor with Acoustic Resonator" 29 (29): 95-102, 2005

14 "A Numerical Study on Acoustic Behavior in Combustion Chamber with Acoustic Cavity" 30 (30): 28-37, 2002