• 한국연소학회지
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• 제2권1호
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• pp.39-51
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• 1997

A review of probability density function(PDF) methodology and direct numerical simulation for the purpose of modeling turbulent combustion are presented in this study where particular attention is focused on the modeling problem of turbulent molecular mixing term appearing in PDF transport equation. Existing mixing models results were compared to those evaluated by direct numerical simulation in a turbulent premixed medium with finite rate chemistry in which the initial scalar field is composed of pockets of partially burnt gases to simulate autoignition. Two traditional mixing models, the least mean square estimations(LMSE) and Curl#s model are examined to see their prediction capability as well as their modeling approach. Test calculations report that the stochastically based Curl#s approach, though qualitatively demonstrates some unphysical behaviors, predicts scalar evolutions which are found to be in good agreement with statistical data of direct numerical simulation.

• 기계저널
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• 제56권9호
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• pp.38-43
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• 2016

초임계 난류유동이 활용되고 있는 가장 대표적인 시스템은 액체로켓연소기이다. 액체로켓엔진은 목적하는 임무에 따라 추력이 결정되고 엔진의 추력이 결정된다. 이러한 추력을 결정하는 핵심부품이 분사기(injector)이다. 실용 인공위성을 발사하기 위한 액체로켓엔진의 연소기는 수백 개의 분사기를 통해 연료와 산화제가 혼합되는 구조를 가지고 있다. 따라서 로켓연소기의 연소특성 및 성능은 분사기의 혼합특성에 좌우된다. 그러므로 단일 분사기의 연료/산화제 혼합특성에 대한 많은 실험과 해석연구가 진행되고 있다. 그런데 초임계압력에서는 액체의 표면장력이 사라지게 되어 독특한 혼합특성을 가지고 있기 때문에 성능을 높여주기 위하여 초임계 압력을 선택할 경우 분사기에 대한 연구가 선행되어야 한다. 이 글에서는 이러한 초임계 작동압력에서 분사기에 대한 연구들을 소개하고자 한다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.267-268
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• 2015

The multi-environment probability density function model has been applied to simulate the turbulent $CH_4/H_2$ flames under MILD conditions. 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 model represents the micromixing process. The numerical results obtained in this study are precisely compared with experimental data in terms of unconditional means and conditional means for scalar field including temperature and species mass fraction.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.85-88
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• 2010

본 연구에서는 액체로켓 분사기에서 임계압력 이상의 추진제의 혼합과 연소과정을 수치적으로 모사하여 분석하고자 하였다. 이 과정에서 확장된 $k-{\varepsilon}$ 난류 모델을 이용하여 난류 속도장을 예측하였고 고압에서의 실제 유체 효과를 고려하기 위하여 혼합 추진제의 물성치는 SRK 상태 방정식을 이용하여 계산하였다. 또한 난류 확산 화염에서의 좀 더 정확한 난류와 화학반응의 상호작용을 고려하기 위하여 실제 유체 효과를 고려할 수 있는 층류 화염편 모델을 이용하였다. 수치적인 계산을 바탕으로 이상기체 가정을 사용한 결과와 비교하여 실제 유체의 효과와 기체메탄/액체산소 동축 전단 분사기의 제트화염 구조를 상세하게 살펴보았다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.511-518
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• 1986

본 연구에서는 난류모델로는 기존의 K-.epsilon.모델과 LPS방법으로 수정된 K-.epsilon. 모 델을, 수치적 Scheme으로는 Hybrid Difference Scheme과 Skew-upwind Difference Sc- heme을 사용하여 그 결과를 각각 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권7호
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• pp.679-688
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• 2010

본 연구에서는 기존의 역열전달 문제(inverse heat transfer problem)와 같이 역해석(inverse analysis)을 통해 미지의 파라미터를 추정(estimation)하는 개념을 복잡한 연소문제에 도입하였다. 기존의 연구에서는 역해석 기법을 연소문제 자체에 보다는 대부분 연소현상을 동반한 복사열전달과 같은 역열전달 문제에 국한해서 적용하고 있기 때문에, 열전달 문제에 한정되어 사용되고 있는 기존의 역해석을 새로운 공학문제에 확장하여 적용함과 동시에 효율적인 연소기 설계 및 최적화 개념을 제시하는데 본 연구의 의의가 있다고 할 수 있다. 이를 위해 실제적으로 많이 사용하고 있는 축대칭 원통형 연소기 내부로 주입되는 메탄($CH_4$)과 산소($O_2$) 성분의 초기 질량분율 값을 연소기 입구 근방에서 측정한 개스의 온도 데이터를 이용하여 역추정하였다. 이때, 복잡한 확산지배 연소 현상을 효율적으로 역해석하기 위해 최적화 방법 중의 하나인 반발 입자 군집 최적화 방법을 역해석 기법으로 적용하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.10-16
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• 2012

지상연소시험용 추력기 노즐의 성능해석을 위하여 노즐유동 특성 및 플룸 구조를 해석한다. 2차원 축소확대 노즐유동을 해석하고, 이를 실험값과 비교하여 해석기법 검증 및 난류모델 선정을 수행한다. k-${\omega}$ SST 난류모델을 사용한 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식으로 2차원 축대칭 지상연소시험용 노즐을 해석한 결과, 초기 설계된 노즐내부에서 충격파 및 유동박리에 의한 성능저하가 관찰되었다. 이에 노즐 확대부분의 형상을 수정하여 성능 향상을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.315-320
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• 2008

본 연구에서는 화염 안정기 형상이 램제트 연소실에서의 단열 막냉각 효율에 미치는 영향에 대하여 실험을 수행하였다. 램제트 연소실 입구의 경사진 확장면의 끝에 화염안정기 형상을 설치하여 화염안정기에 의해 발생된 난류 유동이 다단 슬롯에 영향을 끼치도록 실험 장치를 구성하여, 화염안정기 형상을 탈부착 시키면서, 슬롯 출구 하류에서의 단열 막냉각 효율을 측정하였다. 화염 안정기를 설치하였을 경우 화염안정기에 의해 발생된 유동의 높은 전단력과 난류강도로 급격히 주유동과 혼합되어, 화염안정기가 설치되지 않은 경우에 비해 전체적으로 냉각 성능이 감소함을 결과를 통해 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1669-1678
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• 1990

본 연구에서는 다중선회연소기의 원리에 기초하여 연료와 산화제의 접촉면적 및 혼합속도를 증가시킴으로써 연소부하의 증대 및 연소효율의 향상효과를 얻을 수 있 는 새로운 연소방식을 개발하기 위한 시도로서 속도차가 있는 동축의 두 공기분류 사 이의 전단층에 기체연료를 분출시켜서 형성되는 난류확산 화염에 관하여 유동장의 성 상이 화염안정한계 및 화염구조에 미치는 영향을 조사하여 실용연소기의 유도장제어 및 고부하연소기설계를 위한 기초자료를 얻는데 목적이 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.377-380
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• 2007

스월 난류연소기에서의 혼합기 유입온도와 스월세기에 따른 연소불안정 발생 메커니즘 알아보기 위하여 Large Eddy Simulation을 수행하였다. 스월각 45도 경우 연료공기 혼합기의 온도를 600K에서 660K으로 증가시켰을 경우 화염분기(Bifurcation)현상이 관찰되었고, 스월 강도가 변할 경우 온도와 관계없이 화염분기가 일어나거나 그렇지 않음을 확인하였다. 벽면근처의 혼합가스 유동속도와 화염속도간의 상관관계는 화염분기현상의 발생에 주요한 인자임을 확인하였다.