가스터빈에서 연료 분무 노즐은 연소 특성에 영향을 미치는 중요한 부품이다. 스월 분무 장치를 설계하기 위하여 유량과 분무액적 평균 직경을 설계변수로 정하고 연료 분무 노즐의 최적화를 수행하였다. 설계변수는 이중 노즐의 실험값들을 비교하여 중요한 영향을 미치는 변수로 선정하였다. 민감도는 유량과 분무액적 평균 직경의 변화에 따른 값을 사용하였다. 이중 오리피스형 스월 분무장치의 형상 최적설계를 통하여 유량의 미립화를 높이도록 연구하였다. 최적설계를 위하여 실험 계획법을 이용하였으며, 영향을 적게 미치는 설계변수들은 설계대상에서 제외하였다. 분무 노즐의 분무액적 평균 직경을 사용한 결과는 Jasuja의 액적 평균 이론을 이용하여 도출된 결과와 유사함을 알 수 있었다. 연구 결과는 이중 오리피스형스월 분무장치와 이와 비슷한 종류의 노즐 최적화를 위한 특성을 파악하고 최적의 유량과 허용 공차를 제시하였다.

Fuel spray nozzle has a critical effect on combustion characteristics. Mass flow rate and SMD(sauter mean diameter) were selected as design variables by using the experiment data of various types of duplex fuel nozzles for the swirl atomizers. The sensitivity of each design variable on the mass flow rate and SMD was analyzed and the uniformity of mass flow rate was investigated through the shape optimization of duel-orifice-type swirl atomizers. The design variables that have a little effect on the optimum design were excluded using the DOE(design of experiments) method, which enabled the optimization of sensitive design variables on mass flow rate and limit tolerance. The SMD of the research spray nozzle that was used in this study was found to be most similar to that of the calculation results using the Jasuja's SMD relationship. This study showed the specific characteristics of duel orifice type swirl atomizers and the optimization of these kinds of nozzle. This study provided the optimization design of mass flow rate and its allowable tolerance.

• 임오강(부산대학교 기계공학부 교수) | Lim, O-Kaung
• 최은호(부산대학교 기계설계공학과 박사과정) | Choi, Eun-Ho
• 김성섭(부산대학교 기계설계공학과 석사) | Kim, Sung-Sub