• 한국분무공학회지
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• 제13권2호
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• pp.91-98
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• 2008

In the present study, in order to understand the overall spray combustion characteristics of DME fuel as well as to identify the distinctive differences of DME combustion processes against the conventional hydrocarbon liquid fuels, the sequence of the comparative analysis have been systematically made for DME and n-heptane liquid fuels. To realistically represent the physical processes involved in the spray combustion, this studyemploys the hybrid breakup model, the stochastic droplet tracking model, collision model, high-pressure evaporation model, and transient flamelet model with detailed chemistry. Based on numerical results, the detailed discussions are made in terms of the autoignition, spray combustion processes, flame structure, and turbulence-chemistry interaction in the n-heptane and DME fueled spray combustion processes.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권8호
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• pp.553-561
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• 2017

본 연구에서는 산업용 가열 설비에 대한 연소 유동장과 복합 열전달 해석을 위하여 오픈소스 기반의 3차원 해석 시스템을 구축하고 실제 운전 중인 재가열로에 대한 해석을 통해 유용성을 확인하였다. 효율적인 가열로 전용 해석 체계를 위하여 오픈소스 OpenFOAM 라이브러리를 적용함으로써 다양한 해석 기능들을 추가로 개발할 수 있는 확장성과 상용 프로그램 도입에 비하여 경제성 측면에서도 장점들을 가지고 있다. 개발된 프로그램을 활용하여 실제 연속 아연 도금 강판 생산 공정 내의 수평형 소둔로에 대한 해석을 수행하였다. 해석 결과로부터 대상 가열 설비의 가열 성능은 고온 연소 기체에 의한 대류 보다는 복사 열전달 효과가 지배적이며, 이송되는 강판 표면으로 유입되는 복사 열전달량은 총 열전달량의 76% 수준으로 분석되었다. 현 가열로 전용 해석 시스템은 핵심적인 가열 설비 해석 기능을 포함하고 있지만, 다양한 연소 조건에 적용 가능한 난류 연소 모델과 가열로 벽면 열경계에 대한 추가적인 연구가 필요함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권11호
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• pp.2150-2158
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• 1992

본 연구에서는 복잡한 유동형태를 지닌 충돌분사류에 대한 유동특성을 연구하 기 위하여 단순화된 실험모델로써 형상이 동일한 두 원형분류의 충돌에 의한 충돌분류 의 혼합현상 및 유동구조 등을 질량유량비의 변화에 따라 유체역학적으로 구명하고자 하였으며, 본 연구 결과는 연소기관에서의 연소효율 증대 및 구조개선등의 공학적 응 용을 위한 기본자료로 활용하고, 이론적 연구에 의한 난류의 유동구조 및 유동특성 에 대한 타당성 입증과 이론적 모델의 보완을 위한 실험자료로 이용하고자 한다. 충돌유동에 영향을 미치는 주요인자는 노즐직경, 충돌각, 충돌질량유량비, 온도, 밀도 등이며, 이 인자들 중에서 충돌질량유량비와 출돌각이 충돌후 형성되는 난류혼합유동 에 지배적인 영향을 미치므로, 본 연구에서는 두 원형분류의 충돌질량유량비를 가변할 수 있는 장치를 고안하였으며, 두 분류의 충돌각을 45˚로 고정하고, 고속측과 저속측 노즐의 질량유량비를 1.0, 0.8, 0.6, 0.4로 설정하여 질량유량비에 따른 혼합 유동구 조의 구명을 위한 실험적인 연구를 수행하였다. 충돌후의 혼합유동의 특성을 연구하 기 위하여 유동중심궤적, 유동반폭, 유동단면, 2차원 및 3차원 유동장, 평균속도분포 등을 온라인 컴퓨터시스템을 이용하여 측정분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권10호
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• pp.1409-1416
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• 2000

In this study, turbulent flows in a planar combustor which has a square rib-type flame holder are numerically investigated by Large Eddy Simulation(LES). Firstly, the flow fields with or without jet injection downstream of the flame-holder are examined using uniform inlet velocity. Comparison of the present LES results with experimental one shows a good agreement. Secondly, to investigate mixing of oxidizer(air) and fuel injected behind the flame holder, the scalar-transport equation is introduced and solved. From the instantaneous flow and scalar fields, complex and intense mixing phenomena between fuel and jet are observed. It is shown that the ratio of jet to blocked air velocity is an important factor to determine the flow structure. Especially, when the ratio is large enough, the fuel jet penetrates the main vortices shed from the flame holder, resulting in significant changes in the flow and scalar fields.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권2호
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• pp.175-184
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• 1999

A theoretical study on the turbulent round jet diffusion flame impinging on the wall was carried out to predict the characteristics and structure of Impinging jet flame and heat transfer to the wall. Finite chemistry via Arrhenius equation and eddy dissipation model was adopted as a combustion model, and the Favre averaging and $k-{\varepsilon}$ model were Introduced In the theoretical modeling. The SIMPLE algorithm was applied to the calculation. All the transport properties were considered as the variable depending on the temperature and composition. For the parametric study, the distance from nozzle to impinging wall and Reynolds number at nozzle exit were chosen 88 the major parameters. As the results of the present study, the characteristics of flow fields, the distributions of main variables and each chemical species and the flame shapes were obtained. The heat transfer rate from the flame to the wall and the effective heating area were calculated to investigate the Influences of the major parameters on the heat transfer characteristics.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.52-60
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• 2002

선상가열은 고온의 열원을 강판에 가하여 잔류변형을 얻음으로써 곡면을 성형하는 과정이다. 잔류 변형 제어를 위해서 열원과 강판 사이의 열전달 현상 및 강판의 온도 분포에 대한 이해가 필요하다. 본 연구는 가스 토오치로부터 분출된 연소 불꽃에 의한 가스가 강판을 가열하는 선상 가열 과정을 고온, 고속의 충돌 분출류와 그에 의한 열 대류 전달 현상으로 간략화 하여 강판의 온도 분포에 대한 해석을 시도하였다. 해석을 위하여 토오치에서의 연소 현상을 고온, 고속의 충돌 분출 현상으로 간략화 시키고 난류열 유동 해석을 수행하였다. 난류 열 유동 해석을 통하여 토오치와 강판 사이의 온도장 분포를 계산하였고 충돌 분출류에 관한 근사 누설트 실험식을 이용하여 분출류와 강판 사이의 열 대류 계수를 계산하였다. 온도 분포와 열 대류 계수를 통해서 강판에 유입되는 열 유속을 계산할 수 있었고 열 유속을 표면력으로 하는 열 전도 전달 해석을 통해 강판 내의 온도장 분포를 구할 수 있었다. 난류 열 유동 해석 및 전도 열 전달 해석을 위하여 유한 요소법을 이용하였으며, 유한 요소 해석결과를 실험 결과와 비교함으로써 본 연구에서 수행한 해석 과정의 타당성에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권5호
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• pp.476-482
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• 2009

본 논문에서는 Fluent의 Spalart-Allmaras 난류모델을 적용하여 연소실 내부에 설치된 핀틀 형상이 핀틀 추진기관 추력 크기에 미치는 영향을 수치해석으로 분석하였다. 핀틀이 존재하면 노즐목을 지나는 질량 유량율은 이론적으로 예측된 값 보다 항상 작았으며, 핀틀 직경이 커질수록 노즐목에서 경계층 두께가 차지하는 비율이 증가되어 노즐목의 질량 유량율이 더욱 감소하였다. 핀틀 직경이 커질수록 핀틀 팁에 나타나는 재순환 영역의 압력에 의한 추력은 증가하지만 노즐 및 연소실 압력에 의한 추력은 감소하여 총 추력은 핀틀 직경이 작은 것 보다 감소하였다. 핀틀 추진기관의 비추력은 큰 차이가 없었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2004년도 제28회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.102-111
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• 2004

Partial quenching structure of turbulent diffusion flames in a turbulent mixing layer is investigated by the method of flame hole dynamics to develope a prediction model for the turbulent lift off. The present study is specifically aimed to remedy the problem of the stiff transition of the conditioned partial burning probability across the crossover condition by adopting level-set method which describes propagating or retreating flame front with specified propagation speed. In light of the level-set simulations with two model problems for the propagation speed, the stabilizing conditions for a turbulent lifted flame are suggested. The flame hole dynamics combined with level-set method yields a temporally evolving turbulent extinction process and its partial quenching characteristics is compared with the results of the previous model employing the flame-hole random walk mapping. The probability to encounter reacting' state, conditioned with scalar dissipation rate, demonstrated that the conditional probability has a rather gradual transition across the crossover scalar dissipation rate in contrast to the stiff transition of resulted from the flame-hole random walk mapping and could be attributed to the finite response of the flame edge propagation.

• 한국연소학회지
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• 제13권1호
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• pp.31-43
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• 2008

Oxy-fuel flame has a significantly different structure from that of air-fuel flame because of its high temperature. This study is aimed to find out the difference of the oxy-fuel flame structure in order to understand reaction mechanism closely, which is crucial to design real-scale oxy-fuel combustion system. By examining pictures of counterflow flame and LIF images, we found that oxy-fuel flame had two-zone structure: fuel decomposition region and distributed CO oxidation region. In the oxy-fuel flame, OH radical was distributed intensely through the whole flame due to its higher flame temperature than crossover temperature. For showing those features of the oxy-fuel flame, 1 MW scale IFRF oxy-natural gas burner was simulated by conditional moment closure(CMC) model. Calculation results were compared with experimental data, and showed agreements in trend. In the simulated distributions of fuel decomposition/CO oxidation rates, CO oxidation region was also separated from fuel decomposition zone considerably, which showed the two-zone structure in the oxy-fuel flame.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1661-1668
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• 1990

본 연구에서는 코히런트 와(渦)에 지배되는 난류 예혼합화염의 미세구조를 밝 히기 위해 슐리이렌사진과 온도, 이온전류의 3가지를 동시에 측정하고, 그 변동량을 통계처리, 분석하여, 미시적인 화염구조 모델을 제시하고자 한다.