액체연료를 사용하는 가스터빈 연소기의 내부 동역학은 분무(스프레이) 물리, 난류, 연소 간의 상호작용으로 인해 복잡하다. 이러한 과정을 이해하는 데 계산 도구가 도움이 된다. 본 연구에서는 다양한 운전 조건과 형상에 대해 F-24 제트연료의 정상상태 연소 거동을 특성화하기 위해 육군 연구 연소기-소형(Army Research Combustor-small size, ARC-S1)을 위한 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모델을 개발하였다. 고속 X선 위상 대조 이미징(high-speed X-ray phase contrast imaging)으로 측정한 고품질 액적 데이터를 분무 모델 초기화에 사용하였다. ARC-S1의 초기 설계는 트랩드 보텍스 캐비티(trapped vortex cavity) 연소기 기초로 한다. 형상의 변화를 비교하기 위해 캐비티 간 질량 교환, 연료 소모, 연소 효율과 같은 지표를 개발하였다. 특히 다양한 운전 조건에서 스월(swirl)과 캐비티 형상의 영향에 대해 조사하였다. 전반적으로 스월의 존재는 혼합을 개선할 수 있으나, 동시에 캐비티와 연소기 벽면에 필름(film) 형태로 손실되는 연료를 증가시키는 것으로 관찰된다. 캐비티 형상의 수정은 연료 소모 개선에 활용할 수 있는 온도 분포의 변화를 유도할 수 있다.

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