가스터빈용 반경방향 선회기의 선회수 변화에 따른 유동특성
Effects of Swirl Number on Flow Characteristics of Radial Swirler for Gas Turbine Engine
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초록
NOx 배출량 저감을 위한 희박 예혼합 예증발(LPP) 가스터빈 연소기의 주 분사기는 일정 수준 이상의 추력에 도달하였을 때부터 작동하기 시작하여 높은 추력까지 제어를 하게 된다. 주 분사기에 장착되는 반경방향 선회기는 추력 제어에 큰 역할을 하며, 안정적인 추력제어에 기여한다. 본 논문에서는 선회 수의 변화에 따른 분사기의 공기 유동 특성을 오일과 공기가 혼합된 에어로졸을 분사시켜 입자영상유속계(PIV) 기법으로 결과를 도출하였으며, 분사 위치에 따른 유속 및 분사각 등을 측정하여 공기의 유동 영향을 확인하였다. 축방향 스월러와 같이 반경방향 스월러도 스월수가 커짐에 따라 재순환 영역이 커지는 것을 확인하였다. 반경방향 스월러를 사용하여 대기중으로 에어로졸을 분사 시켰을 때 선회수가 증가함에 따라 분무 각이 증가하였으며, 일정 선회수를 초과할 경우 에어로졸이 직진하지 못하는 현상을 확인하였다. 이는 스월러의 스월수가 증가 하였을 때 역압력 구배가 선회기 전방으로 크게 형성 되었을 때 유동이 전방으로 진행할 수 있도록 구조적으로 보완해야함을 의미한다.
Abstract
The main injector of a lean premixed prevaporized(LPP) gas turbine combustor for reducing NOx emissions starts to operate from a point where a certain level of thrust is reached and controls to a high thrust. The radial swirler mounted on the main injector plays a large role in thrust control and contributes to stable thrust control. In this paper, the flow characteristics of the air injected from the chamber according to the change of the swirl number are obtained by using Particle Image Velocimetry (PIV), and the flow velocity and spray angle according to the injection position are measured to check the influence of air flow. It was confirmed that the radial swirler, like the axial swirler, also increased the recirculation area as the swirl number increased. When the aerosol was injected into the atmosphere using a radial swirler, the spray angle increased as the number of turns increased, and when the number of turns exceeded a certain number of turns, the aerosol could not move forward direction. This means that the swirl number is increased, when the back pressure gradient is largely formed in front of the slewing machine, the flow must be structurally supplemented so that the flow can proceed forward.
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