• 한국광학회지
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• 제9권4호
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• pp.264-269
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• 1998

분젠버너에서 당량비에 따른 연료부족, 적정, 과잉의 경우로 예혼합된 프로판-공기 화염에서 발생된 C2, CH, OH 라디칼의 농도형태 측정을 영상처리법을 이용하여 가시화하였다. 영상처리 시스템에서 협대역 통과필터, 영상증폭장치, CCD 및 PC를 사용하여 라디칼의 발광 파장대의 영상을 처리하였다. 영상처리 시스템을 통하여 화염에서 라디칼의 반응영역을 관찰하고, 라디칼의 농도분도를 예측할 수 있었다. 반응영역에서 각각의 라디칼의 공간적 분포는 CmHn 계열 화염의 반응 메카니즘을 이해할 수 있는 충분한 정보를 제공하였다. 이 정보로부터 C2 라디칼의 형광은 반응영역 앞부분에 먼저 나타나며 CH와 OH 라디칼의 형광은 화염의 하류부분에 분포함을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.437-444
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• 2005

본 연구는 연료-공기 혼합정도가 불안정 화염 구조와 NOx 배출 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 대기압, 모형 가스 터빈 연소기에서 실험을 수행하였다. 선회각은 $45^{\circ}$이며, 연료-공기 혼합정도는 당량비 0.53에서 0.79 범위에서 0, 50, 100%로 변화시켰다. 화염구조를 파악하기 위해, 당량비 0.79에서 ICCD를 사용하여 위상 동기화된 OH 자발광 이미지를 취득하였다. NOx 배출은 각 상기 실험조건에서 NOx 분석기를 이용하여 취득하였다. 위상에 대한 $OH^*$ 이미지를 취득함으로써 연료-공기 혼합정도가 화염의 구조에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 또한 국소 열방출의 특성을 통해, 연료-공기 혼합정도에 따른 연소불안정이 발생하거나 소멸되는 영역에 대한 정보를 얻을 수 있었으며, 혼합정도에 따른 NOx 농도를 측정함으로써 희박 연소 영역에서는 $\sigma$가 커질수록 NOx 발생이 적음을 확인할 수 있었다. 이런 결과들은 연소불안정 현상의 메카니즘을 이해하는데 중요한 기초자료로 사용될 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권8호
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• pp.589-595
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• 2020

본 연구에서는 부분예혼합 가스터빈 연소기에 대한 대와류모사(LES)가 이루어졌다. 연료 조성에 따른 연소기 내의 유동특성 연구를 위하여 서로 다른 4개의 수소 조성이 고려되었다. 시뮬레이션 결과의 적절성을 확인하기 위해서 화염 구조 및 속도장에 대한 실험결과와의 비교가 선행되었다. 해석 결과에 따르면 연소기 내의 부분예혼합 화염구조가 수소 조성에 크게 영향을 받음이 나타났다. 연료 내 수소 조성이 증가함에 따라 화염구조는 짧고 굵게 형성이 되었으며, 이에 따라 벽면에 미치는 영향이 감소하였다. 수소 조성에 따른 연소기 벽면의 재순환 영역의 변화가 이어서 조사되었으며 연료 조성의 영향이 논의되었다. 종합해 보았을 때, LES 기법과 연소모델을 사용한 수치해석이 연료 조성에 따른 반응성 유동장을 정확하게 예측할 수 있음이 확인되었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제45회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.325-328
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• 2012

Radiation effects on the partially premixed methane flames diluted with water vapor in the air stream were numerically investigated. OPPDIF code and GRI-v3.0 were used in the numerical simulation. Adiabatic condition was compared with two different radiation models, optically-thin and WSGGM models. It was found that the radiation effect on the flame structure for the equivalence ratio (${\Phi}$) of 2.5 was less than ${\Phi}=1.5$. Extinction limit was not affected significantly, however, local flame structure was markedly influenced by the radiation models as increasing the water vapor concentration.

• 한국가스학회지
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• 제24권1호
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• pp.49-55
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• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 다단 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적연구를 수행하였다. 이를 위하여 기존에 모두 경사면에 공급되는 연료를 콘부분으로 일부 할애하는 방식으로 다단연소 방식을 구성하였으며 콘에서 분사되는 연료공급은 축방향과 콘 경사면 방향으로 하였다. 다단연소 연소특성을 이해하기 위하여 콘에서의 연료 분사 방향과 연료 분배율 변화에 대한 NOx와 CO의 배출 농도 그리고 벽면 온도분포를 측정하였다. 그 결과 총 연료에 대한 콘으로의 분배율이 3%인 경우 콘에서의 연료 분사방향에 관계없이 노즐내의 예혼합 영역에서 연료가 공기와 균일하게 혼합됨으로서 연소영역의 고온점 감소에 의하여 NOx 배출 농도가 감소된다. 그러나 콘에서 축방향으로 분사되는 연료분배율이 8%로 증가하는 경우 노즐 내부 예혼합 영역으로의 화염 역화로 인하여 NOx의 배출농도가 오히려 증가하게 된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권3호
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• pp.376-383
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• 2005

In the paper we investigate characteristics of a transitional behavior from a premixed flame to a triple flame in a lifted flame according to the change of equivalence ratio. In previous study, we showed that the stabilized laminar lifted flame regime is categorized by regimes of premixed flame, triple flame and critical flame. A gas-chromatograph is used to measure concentration field, a smoke-wire system is used to measure streak line, and a PIV system is used to measure velocity field in lifted flame. In the visualization experiment of smoke wire, the flow divergence and redirection reappeared in premixed flame as well as triple flame. Thus we cannot express the flame front of lifted flame has a behavior of triple flame with only flow divergence and redirection. In PIV measurement, flow velocity for those three flames has minimum value at the tip of flame front. To differentiate triple flame and premixed flame, $\Phi$ value of partially premixed fraction is employed. The partially premixed fraction $\Phi$ was constant in premixed flame. In critical flame small gradient appears over the whole regime. In triple flame, typical diffusion flame shape is obtained as parabolic distribution type due to diffusion flame trailing.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.207-210
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• 2014

The potential of combustion treatment of low concentration VOC on a turbulent partially premixed flame has been studied experimentally. The significant decrease in hydrocarbon concentration from the low concentration VOC was observed with a turbulent partially premixed flame. The VOC/inert gas mixture whose fuel concentration is beyond the flammability limit could be treated in this method.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.77-84
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• 2002

Measurements of NO and NOx emission of laminar partially premixed LPG/air flames with and without acoustic excitation are reported. The NOx emission at the tailpipe of a combustion chamber is determined by chemiluminescent analyser. The NOx measurements are taken in flames with several different center tube equivalance ratio( ø$\sub$o/), and overall equivalace ratio(ø$\sub$o/) for a fixed fuel flowrate. The NOx emission decrease to reach a minimum value at an optimum ø$\sub$c/ 2. Theø$\sub$c/ 2 flame gives a compromise of thermal NO and prompt NO mechanism. In the case of excitation. the visual shape of the flame is changed from laminar flame to turbulent-like flame. With increasing levels of excitation amplitude, an optimum value of the NO and NOx emission exists. A shorter flame caused by the enhanced upstream mixing due to acoustic excitation results in the reduction of NO and NOx emission in the present flames. The reduction of flame length affects the shorter residence time of center tube mixture, and significantly influences the NOx reduction.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권4호
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• pp.561-569
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• 2002

This paper presents an investigation on $C_2$, CH, OH radicals and NOx emissions in partially premixed flames with acoustic excitation. The radicals are visualized by the digital image technique with optical filters and ICCD camera while NOx emissions are determined by a chemiluminescent detection(NOx analyser). The measurements are made in flames with an overall equivalence ratio (${\phi}_o$) 0.5 and a center tube equivalence ratio(${\phi}_c$) varing from 1.1 to 5.0 for a constant fuel flow rate. In the case of excitation, the visual shape of the flame is changed from laminar to turbulent-like flames. Images of $C_2$, CH, and OH radicals resemble those of the flame appearances as the excitation phase is varied, and the radicals generated at the upstream are convected toward the downstream. It is inferred that the flame characteristics is affected by the flow characteristics of air-fuel mixture. In the case of acoustic excitation, OH radicals are much increased relative to unexcitation. From the radicals and flame visualization under acoustic excitation, the reduction of flame length affects the shorter residence time of center tube mixture, and significantly influences the NOx reduction.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2004년도 제29회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.79-84
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• 2004

For the non-premixed interacting jet flames, it has been reported that if eight small nozzles are arranged along the circle of 40 $^{\sim}$ 72 times the diameter of single jet, the flames are not extinguished over 2oom/s. In this research, experiments were extended to the partially premixed cases to reduce both flame temperature and NOx emission. Nine nozzles were used- eight was evenly located along the perimeter of the imaginary circle and one at the geometric centre. The space between nozzles, S, the equivalence ratio, ${\Phi}$, the exit velocity and the role of the jet from the centre nozzle were considered. Normally, flame was lifted and flame base was located inside the imaginary circle made by the nozzle. As nozzles went away from each other, blowout velocity increased and then decreased. The maximum blowout velocity diminished with the addition of air to the fuel stream. When the fuel and/or oxidizer were not fed through the centre nozzle, the maximum blowout velocity obtained by varying Sand ${\Phi}$ was around 160m/s. Optimum nozzle separation distance at which peak blowout velocity obtained also decreased with ${\Phi}$ decrease. Flame base became leaner as approaching to the blowout. It seemed that lots of air was supplied to the flame stabilizing region by the entrainment and partially premixing. To approve this idea and to enhance the blowout velocity, fuel was supplied to the centre region. With the small amount of fuel through the centre nozzle, partially premixed flame could be sustained till sonic velocities. It seemed that the stabilizing mechanism in partially premixed interacting flame was different from that of non-premixed case because one was stabilized by the fuel supply through the centre nozzle but the other destabilized.