• 제목/요약/키워드: 난류비예혼합 화염

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층류 비예혼합 분류화염에서 음향가진에 의한 유동특성 연구 (A Study of Flow Characteristics by Acoustic Excitation on the Laminar Non-premixed Jet Flame)

  • 오광철;이기만
    • 한국항공우주학회지
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    • 제38권2호
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    • pp.160-168
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    • 2010
  • 공명 주파수의 음파로 가진된 비예혼합 분류화염에서 가진 강도에 대한 영향을 실험적으로 조사하였다. 이를 위해 Mie 산란광 단면법, PLIF, PIV 등 광학적 가시화 방법이 사용되었다. 가진된 분류화염의 부상경로는 연료유량 및 가진 강도에 따라 크게 세 가지 영역으로 구분되는데, 비교적 큰 가진 강도에서 부상될 때 화염기저가 마치 난류화염처럼 부상되는 영역I과 작은 가진 강도에서 쉽게 부상되는 영역II 그리고 이 두 영역들 사이에서 부상된 화염기저가 부분 예혼합의 분젠화염과 같은 형태로 과도기적 영역이 존재함을 알았다. 본 연구에서는 영역I과 II로 구분되는 부상경로 차이에 대한 이해를 높이고자 가진 위상에 따른 노즐과 화염기저간의 유동 혼합과 속도 분포 특성을 아세톤 PLIF와 PIV 시스템을 사용하여 조사하였다.

수소/액체연료/공기의 연소특성에 관한 수치해석적 연구 (A Numerical Study on the Characteristics of Combustion for Hydrogen/Liquid Fuel/Air Mixture)

  • 임복빈;백승원;김광선
    • 한국산학기술학회:학술대회논문집
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    • 한국산학기술학회 2002년도 추계학술발표논문집
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    • pp.293-296
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    • 2002
  • 본 논문에서는 수소/액체연료/공기의 연소특성에 대해 CFD상용프로그램을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 먼저 프로그램을 검증하기 위하여 수소/공기의 난류 비예혼합 화염에 대한 반응물과 생성물의 몰분율을 Barlow실험 결과와 비교하였고, X축 방향의 온도분포를 Flury의 실험 값과 비교하여 값이 물리적으로 근사함을 확인하였다. 혼합분율(Mixture Fraction)과 확률밀도함수(PDF)의 접근 방법을 이용하여 화염진단과 오염물질발생에 중요한 역할을 하는 중간 종들의 몰분율을 확인하였다. 수소/액체연료/공기에 대해서는 화염형성에 있어서 가장 중요한 연료와 산화제의 속도비 변화(100,10,1,0.1)로부터 산화제속도가 연료속도 보다 클 경우 고속 측인 산화제에 의해 연료의 확산이 지배되는 현상으로 인하여 화염의 온도분포가 최고가 됨을 확인하였다. 또한, 연소과정 중 발생하는 오염물질의 농도를 수치적으로 해석하여 최저의 오염농도를 가질 수 있는 속도 비를 찾아 낼 수 있었다. 수소/공기와 수소/액체연료/공기의 온도 장 비교를 통하여 수소/액체연료/공기의 혼합물이 대체에너지로서의 가능성을 확인하였다.

전단동축형인젝터를 통해 분사된 메탄-산소 이원추진제의 연소특성 (Combustion Characteristics of the Methane-Oxygen Bipropellant Injected by a Shear-coaxial Injector)

  • 홍준열;배성훈;배대석;김정수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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    • pp.787-790
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    • 2017
  • 본 연구는 이원추진제 추력기(thruster)에 사용되는 메탄-산소 연소특성규명의 선행연구로서 모델연소실 내 전단동축형인젝터를 통해 분사된 기체메탄-기체산소 비예혼합화염의 연소안정한계 및 화염형상을 도출하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. DSLR 카메라를 이용하여 화염 직접이미지(direct image)를 촬영하였고, 이미지 후처리(post-processing)를 통해 연소특성파악 및 화염길이 정량화를 수행하였다. 그 결과, 산화제 레이놀즈 수($Re_o$)가 증가함에 따라 이론반응비(stoichiometric ratio)에서 안정된 화염이 발생하였고, 동일 인젝터직경 조건에서 난류화염의 길이가 늘어남을 확인하였다.

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산소부화공기가 동축 비예혼합 제트의 연소특성에 미치는 영향 (I) - 화염의 부상과 안정성 (Effect of Oxygen Enriched Air on the Combustion Characteristics in a Coaxial Non-Premixed Jet ( I ) - Lift-off and Flame Stability -)

  • 곽지현;전충환;장영준
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제28권2호
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    • pp.160-166
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    • 2004
  • Combustion using oxygen enriched air is known as a technology which can increase flame stability as well as thermal efficiency due to improving the burning rate. Lift-off, blowout limit and flame length were examined as a function of jet velocity, coflow velocity and OEC(Oxygen Enriched Concentration). Blowout limit of the flame below OEC 25% decreased with increase of coflow velocity, but the limit above OEC 25% increased inversely. Lift-off height decreased with increase of OEC. In particular, lift-off hardly occurred in the condition above OEC 40%. Flame length of the flames above OEC 40% was increased until the blowout occurred. Great flame stability was obtained since lift-off and blowout limit significantly increased with increase of OEC.

Flamelet 및 CMC 모델을 이용한 재순환 비예혼합 난류 화염장의 해석 (Flamelet and CMC Modeling for the Turbulent Recirculating Nonpremixed Flames)

  • 김군홍;강성모;김용모;김성구
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2004년도 제28회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.75-82
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    • 2004
  • The conditional moment closure(CMC) model has been implemented in context with the unstructured-grid finite-volume method which efficiently handle the physically and geometrically complex turbulent reacting flows. The validation cases include a turbulent nonpremixed $CO/H_2/N_2$ Jet flame and a turbulent nonpremixed $H_2/CO$ flame stabilized on an axisymmetric bluff-body burner. In terms of mean flame field, minor species and NO formation, numerical results has the overall agreement with expermental data. The detailed discussion has been made for the turbulence-chemistry interaction and NOx formation characteristics as well as the comparative performance for CMC and flamelet model.

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난류 Pilot 비예혼합 화염장의 상세구조 해석 (Numerical Investigations of Turbulent Piloted Non-Premixed Flames)

  • 이정원;전상태;김용모
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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    • pp.185-186
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    • 2014
  • The multi-environment probability density function model has been applied to simulate the turbulent stratified premixed flames. The direct quadrature method of moments (DQMOM) has been adopted to solve the transport PDF equation due to its computational efficiency and robustness. The IEM mixing model is employed to represent the mixing process and the chemical mechanism is based on Gri 3.0 mechanism. Numerical results obtained in this study are precisely compared with experimental data in terms of unconditional and conditional means for scalar fields and velocity fields.

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층류화염편 모델을 이용한 난류 비예혼합 화염장 해석 (Flamelet Modeling of Turbulent Nonpremixed Flames)

  • 김용모
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2000년도 제21회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.9-16
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    • 2000
  • The flamelet concept has been widely applied to numerically simulate complex phenomena occurred in nonpremixed turbulent flames last two decades, and recently broadened successfully the applicable capabilities to various combustion problems from simple laboratory flames to gas turbine engine, diesel spray combustion and partially premixed flames. The paper is focused on brief review of recently noticeable work related to flamelet modeling, which includes Lagrangian flamelet approach, RIF concept as well as steady flamelet approach. The limitation of steady flamelet assumption, the effect of transient behavior of flamelets, and the effect of spray vaporization on PDF model have been discussed.

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석탄가스 선회난류 연소기의 화염구조 및 공해물질 배출특성 해석 (Numerical Study on Flame Structure and Pollutant Formation for Syngas Turbulent Nonpremixed Swirl Burner)

  • 이정원;강성모;김용모
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.449-452
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    • 2007
  • The present study numerically investigate the effects of the Syngas chemical kinetics on the basic flame properties and the structure of the Syngas diffusion flames. In order to realistically represent the turbulence-chemistry interact ion and the spatial inhomogeneity of scalar dissipation rate. the Eulerian Particle Flamelet Model(EPFM) with multiple flamelets has been applied to simulate the combustion processes and NOx formation in the syngas turbulent nonpremixed flames. Due to the ability for interactively describing the transient behaviors of local flame structures with CFD solver, the EPFM model can effectively account for the detailed mechanisms of NOx format ion including thermal NO path, prompt and nitrous NOx format ion, and reburning process by hydrocarbon radical without any ad-hoc procedure. validation cases include the Syngas turbulent nonpremixed jet and swirling flames. Based on numerical results, the detailed discussion has been made for the sensitivity of the Syngas chemical kinetics as well as the precise structure and NOx formation characteristics of the turbulent Syngas nonpremixed flames.

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화염편 모델을 이용한 하이브리드 로켓의 연소과정 해석 (Flamelet Modeling for Combustion Processes of Hybrid Rocket Engine)

  • 임재범;강성모;김용모;윤명원
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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    • pp.237-240
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    • 2006
  • Hybrid propulsion systems provide many advantages in terms of stable operation and safety. However, classical hybrid rocket motors have lower fuel regression rate and combustion efficiency compared to solid propellant rocket motor. Accordingly, the recent research efforts are focused on the improvement of engine efficiency and regressionrate in the hybrid rocket engine. The present study has numerically investigated the combustion processes and the flame structure in the hybrid rocket engine. The turbulent combustion is represented by the flamelet model and Low Reynolds number $k-{\varepsilon}$turbulent model is employed to reduce the uncertainties for convective heat transfer near solid fuel surface having strong blowing effect. Numerical results suggest that the present approach is capable of realistically simulating the combustion characteristics of the hybrid rocket engines.

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화염편 및 조건평균법 모델을 이용한 재순환 비예혼합 난류 화염장의 해석 (Flamelet and Conditional Moment Closure Modeling for the Turbulent Recirculating Nonpremixed Flames)

  • 김군홍;강성모;김용모
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제28권12호
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    • pp.1616-1624
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    • 2004
  • The conditional moment closure(CMC) model has been implemented in context with the unstructured-grid finite-volume method which efficiently handle the physically and geometrically complex turbulent reacting flows. The validation cases include a turbulent nonpremixed CO/$H_2$/$N_2$ Jet flame and a turbulent nonpremixed $H_2$/CO flame stabilized on an axisymmetric bluff-body burner. In terms of mean flame field, minor species and NO formation, numerical results has the overall agreement with expermental data. The detailed discussion has been made for the turbulence-chemistry interaction and NOx formation characteristics as well as the comparative performance for CMC and flamelet model.