• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.56-63
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• 1998

본 논문에서는 주유동의 난류강도 변화에 따른 복합각도로 분사되는 단일 막냉각홀 주위에서의 국소 열/물질전달계수 특성을 살펴보기 위하여 실험을 수행하였다. 단일 막냉각홀 시편은 평면에 대하여 $30^{\cire}$의 경사각을 가지고 있으며, 횡방향으로는 주유동에 대해 $45^{\cire}$의 각도로 분사하여 복합각도 분사시 주유동의 난류강도 변화에 따른 효과를 살펴보았다. 또한 막냉각제트의 분사율을 0.5에서 2.0까지 변화시켜가며, 주유동의 높은 난류강도조건에서 분사율 변화시 막냉각홀 주위의 열/물질전달특성에 미치는 효과를 살펴보았다. 주유동의 난류강도를 변화시키기 위하여 막냉각홀 상류에 난류발생격자를 설치하였다. 격자를 설치하지 않은 경우, 주유동의 난류강도는 0.5%이며, 난류발생격자의 종류 및 설치위치를 달리하여 난류강도를 3%에서 10%까지 변화시켜가며 실험하였다. 막냉각홀 주위에서 국소적인 열/물질전달계수 값을 얻기 위하여 물질전달 실험방법인 나프탈렌 승화법을 사용하였다. 주유동의 난류강도가 낮은 경우 분사홀 주변에서 막냉각제트 혹은 주유동에 의한 열/물질전달 촉진영역이 뚜렷한 경계를 갖지만, 난류강도가 증가하면서 전 영역에 걸쳐 열/물질전달이 촉진되었으며 주유동과 막냉각제트의 활발한 혼합작용으로 인해 영역의 구분이 점차 소멸되었다. 또한 주유동의 높은 난류강도 효과는 막냉각제트의 분사율이 높은 경우 뚜렷이 나타났다.

• 에너지공학
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• 제9권2호
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• pp.146-155
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• 2000

연료분출을 수반하는 원통형 보염기 후류에 형성되는 확산화염에 대한 이온전류의 특성과 화염의 안정범위를 측정, 분석함으로써 연소특성을 고찰하였다. 난류강도가 큰 경우의 화염일수록 화염의 안정성은 악화되며, 화염내 중앙의 평균 이온전류값이 가장 높은 값을 갖는 영역은 블로오프 직전상태에 비해서 안정시의 경우 더욱 하류측에 존재한다. 난류의 정도가 강한 화염의 경우 국소적으로 반응이 활발한 화염 덩어리가 빠른 속도로 이동하며, 난류의 정도가 강한 화염의 경우에는 반응이 완만한 화염 덩어리가 저속으로 이동한다. 재순환영역에서 주류유동측으로 이동함에 따라 자기상관계수의 저하가 빨라지고 난류 시간스케일이 작아지며, 부염기 직후에서 하류로 이동함에 따라 자기상관계수의 저하가 늦어지고 난류시간스케일이 커진다. 주류공기에 강한 난류를 가하지 않은 경우에는 큰 난류시간스케일에 대응되는 저주파수 특성이외에도 작은 난류 시간스케일에 대응되는 고주파수 특성이 나타나며 , 주류공기에 강한 난류를 가한 경우에는 큰 난류 시간스케일에 대응되는 저주파수 특성이 나타난다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제18권1호
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• pp.81-91
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• 1994

Combustion noise involved with chemical heat release and turbulent process in turbopropulsion systems, gasturbine, industrial furnaces and internal engines is indeed noisy. The experimental study reported in this paper is made to identify a dominant combustion noise in jet flames. Gaseous propane and kerosene fuel have been used with air as the oxidizer in a different jet combustion systems. Combustion and aerodynamic noise are studied through far field sound pressure measurements in an anechoic chamber. And also mean temperature and velocities and turbulent intensities of both isothermal and reacting flow fields were measured. It is shown that axial mean velocity of reacting flow fields is higher about 1 to 3m/sec than that of cold flow in a gaseous combustor. As the gaseous fuel flow rate increases, the acoustic power increases. But the sound pressure level for the spray flame decreases with increasing equivalence ratio. The influence of temperature in the combustion fields due to chemical heat release has been observed to be a dominant noise source in the spray flame. The spectra of combustion noise in gaseous propane and kerosene jet flame show a predominantly low frequency and a broadband nature as compared with the noise characteristics in an isothermal air jet.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제18권4호
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• pp.94-101
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• 1994

실험 데이터는 급확대비 3:1 팽창의 시험관에서의 실험결과를 나타내고 있으며, 실험에 이용된 동작유체로써는 공기가 사용되었다. 입구관에서 레이놀즈수는 60,000으로부터 120,000까지 변하게 하였고, 스월강도는 0으로부터 16까지 변화되게 하였다. 균일한 열 플럭스 경계조건이 사용되었는데, 그 결과 관벽온도 및 체적온도는 24$^{\circ}C$로부터 71$^{\circ}C$까지에 걸쳐 나타났다. 플롯상에 국소 Nusselt수는 최대 열전달점에서 정점을 이루는 모습을 보여 주고 있다. 스월강도가 0으로부터 최대값으로 증가 되었을때, 최고 Nusselt수의 위치는 시험관에서 4로부터 1스텝 하이트로 변경되는 것이 조사되었다. 이러한 최대 Nusselt수의 상류부 이동은 완전 발달된 유동에서의 값보다 2.2배에서 8.8배나 많은 그의 크기를 증가시킨다고 할 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.1253-1263
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• 1994

The experimental study is carried out to identify the combustion generated noise mechanism in free turbulent jet diffusion flames. Axial mean fluctuating velocities in cold and reacting flow fields were measured using hot-wire anemometer and LDv.The overall sound pressure level and their spectral distribution in far field with and without combustion were also measured in an anechoic chamber. The axial mean velocity is 10-25% faster and turbulent intensities are about 10 to 15% smaller near active reacting zone than those in nonreacting flow fields. And sound pressure level is about 10-20% higher in reacting flow fields. It is also shown that the spectra of the combustion noise has lower frequency characteristics over a broadband spectrum. These results indicate that the combustion noise characteristics in jet diffusion flames are dominated by energy containing large scale eddies and the combusting flow field itself. Scaling laws correlating the gas velocity and heat of combustion show that the acoustic power of the combustion noise is linearly proportional to the 3.8th power of the mean axial velocity rather than 8th power in nonreacting flow fields, and the SPL increases linearly with logarithmic 1/2th power of the heat of combustion.

• 한국추진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.34-40
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• 1999

경사면에 충돌된 제트의 유동은 주제트(major jet)와 부제트(minor jet)로 나뉘어지게 되고 이로 인해 경사면 양쪽 영역에서의 유동 및 열전달 특성이 상이하게 된다. 또한 분사된 제트는 코안다 효과 (Coanda effect)로 인하여 경사면 위쪽으로 편향이 되어 충돌하게 된다. 이 결과 부제트영역에서 높은 난류 강도와 운동량를 얻을 수 있고, 국소 열전달계수를 상당히 높일 수 있다. 본 연구에서는 경사면의 각도와 분사속도를 변화시켰을 때 제트의 유동특성 변화 및 충돌면에서의 열전달 특성을 실험적으로 고찰하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.8-9
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• 1997

산업의 발달과 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 고효율, 저공해인 가스터빈의 응용범위가 넓어지고 있는 추세이다. 가스터빈 기관의 효율을 높이기 위해서는 터빈 입구온도를 높이는 것이 필수적인데 이는 재질에 의해 제한 받게 되고 이 때문에 효과적인 냉각방법의 필요성이 대두되었다 충돌제트는 국소적으로 높은 열/물질 전달 효과를 얻을 수 있어서 터빈 블레이드 냉각과 연소기 벽면 냉각에 효과적으로 응용 될 수 있다. 이러한 충돌제트의 냉각효과는 제트출구의 초기조건에 매우 민감한데 Kelvin-Helmholts 불안정은 불안정한 자유전단층에서 자연적인 와류생성(roll up)과 개개의 와류고리 형성의 원인이 되고 이 고리의 성장과 병합(pairing)은 제트의 유동특성에 상당히 영향을 미친다. 제트주위에 생성되는 이러한 와류에 의해 제트중심에서 속도와 난류강도가 변하게 된다. 이러한 제트초기의 불안정성은 하류에서의 와류성장에 영향을 끼치기 때문에 와류의 조절에 의한 충돌 면에의 열 전달 효과 상승을 기대할 수 있다. 이 조절방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 하나는 제트주의 환형관에 이차유동을 가하여 와류를 직접 제어함으로써 자유전단류(free shear layer flow)의 안정성 원리를 이용하여 열 전달을 촉진하는 것이고 다른 하나는 음향여기(acoustic exitation)를 사용하여 제트주위의 와류형성을 조절하는 것인데, 자연적으로 형성되는 와류의 주파수(와류의 고유주파수)나 부조화 주파수(subharmonic)로 음향여기 시키는 경우 제트 주위 와류는 더욱 증폭되고 그렇지 않은 경우 제트주위 와류의 형성이 억제되어 더 긴 제트코어의 길이 및 제트코어 주위에서 작은 크기의 와류들이 형성된다.

• 한국음향학회지
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• 제23권5호
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• pp.340-352
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• 2004

28.5 ㎑의 초음파의 미세 수직진동에 의해서 유도된 음향유동 (acoustic streaming)을 레이저를 이용한 입자 영상. 유속계에 의하여 고정 유리 평판과 초음파 진동자의 사이에서의 공기 유동을 가시화 하였다. 음향유동에 의한 공기의 유동 속도의 증가를 측정하기 위해 고정 유리 평판과 초음파 진동자의 사이에서의 속도변화를 실시간으로 측정하였다. 진동자와 고정 평판의 사이의 gap에 따른 음향유동의 세기의 변화를 정량적인 공기의 유동 속도의 변화에 의해 관찰되었고 고정판과 초음파 진동자 사이의 gap에서 공진 상태를 야기시키는 공진 Gap (H=18, 24, 30, 36㎜)중에서 공진 Gap (H)이 18m일 때 최대의 음향속도가 존재함을 알 수 있었고 진동자 표면부근에서부터 고정평판사이까지의 국소 최대 난류강도의 축 방향 위치에 따른 변화는 gap의 크기에 따라 8%∼70% 이었다. 전단응력값은 반경방향 위치의 중심영역에서 최대전단응력을 가지며 와도 분포도 반경방향 위치에서 진동자 중심영역에 최대 및 최소와도 값을 가짐을 알 수 있었다.