• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.493-500
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• 2014

Damk$\ddot{o}$hler수가 클 때 복사열손실에 의한 소염근처에서 셀모양의 대향류확산화염의 특성에 대하여 수치해석적으로 연구하였다. Lewis 수를 0.5로 두고 일차원 정상상태의 화염의 해에 매우 작은 교란을 가하여 시간에 따른 화염전개를 계산하였다. 천이과정 초기에는 선형안정성 해석에서 예측된 결과와 매우 비슷하게 진행된다. 시간이 증가함에 따라 증가율이 가장 강한 파동수를 갖는 교란파가 성장하고, 완전히 발달되면 소염영역과 화염영역이 번갈아 나타나는 셀모양의 화염구조를 갖는다. 화염온도는 총엔탈피의 국소 이득 때문에 일차원 정상상태의 화염온도보다 높다. 셀모양의 확산화염은 Damk$\ddot{o}$hler 수가 증가함에 따라 셀의 모양이 원형으로 되며 일차원 정상상태 소염조건보다 큰 Damk$\ddot{o}$hler 수에서도 셀모양의 화염은 꺼지지 않고 살아남는다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.849-855
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• 2012

대향류 버너에서 질소로 희석시킨 메탄 연료의 확산화염에 대하여 AC 전기장을 인가하여 전압크기 및 주파수 변화에 의한 영향을 실험적으로 조사하였다. 그 결과, 임계주파수를 초과하는 AC 주파수 영역에서 안정한 확산화염이 나타났으며, 인가된 AC 전압크기의 증가에 따라 그 임계주파수는 증가하다가 약 35Hz 로 일정한 값을 보였다. 반면에, 임계주파수 미만의 AC 주파수 영역에서, 그 확산화염은 인가된 AC 주파수에 동기되어 진동하였다. 화염지역 내에 양이온들은 로렌츠 힘에 의하여 가속되고, 그 양이온과 중성자 간의 분자단위의 충돌에 의한 운동량의 전달에 의해 전체적인 유동장의 변화가 발생하는데, 이러한 이온풍의 효과에 의하여 화염의 진동 현상이 나타날 수 있다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1997년도 제15회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.89-102
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• 1997

대향류 확산 화염의 매연 생성 특성에 대한 실험적 연구가 수행되었으며, 그 결과 에틸렌 ($C_2H_4$)-프로판($C_3H_8$) 혼합 연료의 경우 매연 생성 상승 효과 (synergistic effect)가 관측되었다. 프로판과 에틸렌의 PAH 생성 양상이 상이하게 나타났으며, 소량의 프로판을 에틸렌 확산 화염에 첨가할 경우 순수 연료에 비하여 매연 및 PAH (다중 고리 방향족 탄화수소; polycyclic aromatic hydrocarbon) 생성이 증대되었다. 단조적으로 변화하는 아세틸렌($C_2H_2$) 농도와 단열 화염 온도를 고려할 때, 이러한 결과는 HACA (H-abstraction-$C_2H_2$-addition) 반응만으로는 확산 화염에서의 매연 발생 및 성장을 설명할 수 없음을 의미한다. 수치해석과 실험 결과의 비교로부터 초기 PAH의 생성 과정을 규명하였으며 이 과정에서 C3 화학종의 재결합 반웅이 매우 중요함을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 C3 화학종과 C2 화학종의 상호 보완적인 역할에 의하여 에틸렌-프로판 혼합 연료에서 매연 생성이 증대됨을 밝혔다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.250-258
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• 1985

비균열 접선속도장에 기인한 화염스트레치 인자와 확산선호도가 예혼합화염의 전파속도에 미치는 영향을 연소가스와 예혼합기의 대향류 유동장을 모델로 하여 접합 전개 방법을 이용하여 일반 인 Lewis수 및 기체팽창을 고려하여 해석하였다. 이 결과 스트레치가 작은 경우에는 확산선호 도에 따라 화염특성이 급격히 변화하는데 이는 곡률을 가진 자유전파화염의 특성과 동일하며 스트레치가 큰 경우에는 확산선호도에 관계없이 화염전파속도는 감소하는 특성을 보여주었다. 또한, 화염스트레치의 실험적 측정 및 이론적 해석에 있어서의 정의 및 화염스트레치의 영향에 관한 현상적 설명에 대하여 재검토하였다.

• 한국안전학회지
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• 제17권2호
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• pp.112-117
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• 2002

메탄-공기의 비예혼합 대향류 확산화염 차폐가스가 화염구조에 미치는 영향을 수치적으로 조사하였다. 20 $s^{-1}$의 저변형율, 메탄가스 19%와 질소 79%의 혼합가스 연료와 공기의 확산화염을 대상으로 하였다. 질소차폐가스의 속도의 차폐가스의 유무에 따른 화염의 형태와 중심선상의 온도 및 축방향 속도의 분포를 비교하였다. 정상중력에서 $V_{S}/V_{F}{\leq}2$일 때 차폐가스의 유동이 화염구조에 미치는 영향은 무시할 수 있었다. 정상중력에서 차폐가스가 없는 경우의 화염형태와 그 위치는 차폐가스가 있는 경우와 다르지만, 무중력에서는 중심선상에서 차폐가스의 영향이 거의 없었다.

• 한국안전학회지
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• 제19권1호
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• pp.124-130
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• 2004

수치법을 검증하고 번형률과 연료농도가 무중력 확산화염 구조에 미치는 영향을 파악하기 위해, 무중력에서의 비예혼합 메탄-공기 대향류 화염의 구조를 FDS의 축대칭 모사로 조사하였다. 연료 중의 메탄 몰분율 $X_m$=20, 50, 80%와 각각의 몰분율에서 변형률 $a_g$=20, 50, $90s^{-1}$의 계산결과를 1차원 화염코드인 OPPDIF의 결과와 비교하였다. 축대칭 모사로 계산한 온도와 축방향 유속의 분포가 1차원 모사 결과와 잘 일치하였다. 화염의 두께와 위치, 정체점을 잘 예측함으로써 FDS를 넓은 범위의 변형률과 연료농도의 대향류 화염에 적응할 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권9호
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• pp.859-866
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• 2010

대향류 확산화염에서 확산-전도 불안정성에 의한 맥동불안정성의 비선형 거동을 수치 해석적으로 연구하였다. Lewis 수를 1보다 충분히 크게 두고 일차원 준정상상태의 화염의 해로부터 Damkohler 수를 섭동시켜 시간에 따른 화염의 전개를 계산하였다. 맥동 불안정성에 의한 비선형 화염전개는 세 가지 다른 형태, 즉 교란이 점점 감소되는 경우, 교란이 증폭되어 안정된 주기적 진동이 일어나는 경우, 그리고 교란이 계속 증폭되어 화염이 소염되는 경우 등으로 나타났다. 스트레치를 받지 않는 화염의 결과와 달리 대향류 유동장의 화염에서는 안정된 한계순환 맥동 불안정이 존재하였다. 세 가지 다른 형태의 화염 전개를 보이는 임계 Damkohler 수를 계산하여 동적 소염이 일어나는 영역을 표시하였고, 이는 층류소화염의 국소소염 계산에 이용될 수 있다. 불안정성이 나타나는 갈래질의 구조는 초임계 및 임계이하 Hopf 갈래질로 나타났다. 특정한 Damkohler 수의 영역에서 안정된 한계 순환 갈래질이 나타났으며, 화염온도가 증가함에 따라 영역이 축소되어 안정된 한계순환이 일어나는 영역은 사라지고 불안정한 한계순환 갈래질이 나타났다. 안정된 한계순환 영역이 확장되는 영역이 존재하며, 이는 단순한 한계순환 불안정성이 주기배증에 의한 Rossler 갈래질이 나타나면서 한계 영역이 확장되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권1호
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• pp.55-60
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• 2012

매연과 다중고리 방향족 탄화수소의 생성에 대하여 n-헵탄의 혼합의 영향을 알아보기 위하여 순수에틸렌 대향류 확산화염에 n-헵탄을 소량 혼합하여 실험을 수행하였다. 매연체적분율과 PAH의 생성 계측에서는 레이저 유도 형광법 (laser-induced fluorescence; LIF)과 레이저 유도 백열법(laser-induced incandescence; LII)의 레이저 계측법을 이용하였다. 실험결과로 순수 에틸렌 화염에 소량의 n-헵탄을 혼합한 경우에는 매연과 다중고리 방향족 탄화수소가 상승하였다. 그러나 20% n-헵탄 혼합화염의 경우 LIF 신호가 감소하였다. 소량의 혼합화염의 경우, 다중고리 방향족 탄화수소와 매연의 상승은 n-헵탄 혼합에 의해 저온 영역에서의 메틸 라디칼의 증가로 의한다고 사료된다. 10% n-헵탄 혼합화염에 대한 화학반응 프로세스를 살펴본 결과 H 라디칼에 의한 반응율이 벤젠 생성에 결정적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국안전학회지
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• 제19권3호
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• pp.124-129
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• 2004

초 록 : 확산화염 시뮬레이션에 대해 수치법을 검증하고 변형률과 연료농도가 화염반경과 두께의 변화에 미치는 영향을 조사하기 위해, Fire Dynamics Simulator (FDS)를 사용하여 무중력의 비예혼합 메탄-공기 대향류 화염을 축대칭으로 모사하였다. 연료 중 메탄의 몰분율 $X_m=20,\;50,\;80\%$와 각각의 몰분율에서 세 가지 변형률 $a_g=20,\;60,\;90s^{-1}$의 $1000^{\circ}C$ 기준 화염반경과 화염두께를 조사하였다. 변형률이 클수록 화염반경은 증가하였으나 화염두께는 거의 선형적으로 감소하였다. 또 화염반경은 메탄농도가 높을수록 감소하였으나, 변형률의 영향만큼 메탄농도에 민감하지 않았다. FDS와 OPPDIF로 각각 구한 무차원 화염두께가 잘 일치하므로, 넓은 범위의 연료농도와 변형률에서 FDS가 대향류 확산화염의 화염구조를 잘 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.356-362
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• 2023

기후 변화에 따른 위험성은 전 세계적으로 오랜 기간 강조되고 있으며, 이를 극복하기 위한 노력은 해운분야에서도 국제해사 기구를 중심으로 이어지고 있다. 연소과정에서 발생한 매연을 제어하기 위하여 매연 생성 특성에 관한 연구는 필수적이다. 본 연구에서는 에틸렌 가스를 기반으로 한 대향류 확산화염에서 불활성 기체인 질소를 혼합하여 화염온도, 화염형태, 매연 생성 관련된 화학종의 상태변화를 확인하기 위해 광소멸법과 화학반응 수치해석을 수행하였다. 연구 결과. 질소의 혼합비율이 증가함에 따라 화염온도 감소와 매연체적분율 감소로 이루어졌다. 매연 입자가 분포하는 구간도 감소하였으며, 30% 이상 혼합비율이 높아지면 체적분율 감소율이 감소하였다. 매연 성장에 관여하는 화학종들의 몰분율도 감소하였다. HACA 반응 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율에 따라 영향을 받으나, 홀수탄소 경로 관련 화학종은 탄화수소 연료 비율뿐만 아니라 화염온도 영향을 받는 것을 확인하였다.