• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.179-188
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• 2011

본 연구에서는 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성에 있어서 탄화수소 연료의 첨가효과를 알아보기 위하여 상온, 고압, 정적상태의 연소실에서 실험을 수행하였다. 층류화염전파속도는 상세반응기구와 전달물성치를 사용하여 계산하였고 이를 실험으로 측정된 값과 비교하였다. 탄화수소 연료가 첨가된 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성은 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성의 관점에서 평가되며 희박예혼합 화염에 대해 실험으로부터 측정된 셀불안정성을 유발하는 임계 Peclet 수는 이론적으로 얻어진 값과 비교하였다. 실험결과는 반응혼합물에 탄화수소 계 연료의 첨가량이 증가할수록 화염전파속도는 감소함을 보였다. 합성가스-공기화염에 프로판과 부탄을 첨가하였을 경우 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성이 감소하여 셀 형성은 현저하게 감소하였다. 반면 메탄을 첨가하였을 경우 셀 불안정성이 완화되는 효과는 없었다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권3호
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• pp.9-16
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• 2016

초음파 진동자에 의해 미립화된 탄화수소계 액체연료 분사화염의 연소특성을 고찰하기 위한 실험이 수행되었다. 초고속카메라를 이용하여 미립화된 액체연료의 화염형상을 획득하였고, 이미지 후처리를 통해 화염의 구조와 거동을 면밀히 분석하였다. 또한 정밀유량계측법을 이용하여 연소반응 시 소모된 연료량도 측정하였다. 그 결과, 수송기체 유량이 증가하면 무화된 연료의 분사량도 같이 증가하였으나, 공연비(air/fuel ratio)와 수송기체 유량의 상관성은 관찰되지 않았다. 화염면적은 공연비 보다는 연료의 분사량과 진동자 인가전력에 종속하였으며, 화염면적의 FFT 분석을 통해 생성화염의 진동특성도 고찰하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.78-86
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• 2000

Mach 1.8의 동축공기를 갖는 수소 난류 화산 화염의 특성을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 화염길이와 연료유동의 자취에 대한 직접사진, Acetone PLIF, Mie scattering, 수치해석법을 이용하여 화염의 구조를 분석하였다. 연료의 유속를 고정시켰을 때, 공기의 유속 증가에 따른 변화를 측정하였다. 아음속 화염의 길이는 급격히 감소한 반면, 초음속 화염의 길이는 완만하게 증가하였다. 또한 연료 노즐 립의 두께 변화에 따른 화염의 소염 특성을 관찰하였다. 노즐 립의 두께에 따라 화염 안정성이 증가하였는데 이는 초음속 화염의 안정화를 위한 최소 두께 값이 존재함을 나타낸다. 유동장 구조를 분석한 결과, 연료 제트가 고압영역에 가로 막혀서 축방향 모멘텀을 잃고, 저산란 영역이 만들어지는 것을 확인하였다. 또한, 모멘텀을 잃은 연료가 재순환 영역을 따라 순환하면서 긴 체류시간을 갖기 때문에 예혼합 영역이 만들어 졌음이 밝혀졌다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권9호
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• pp.699-708
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• 2009

To understand hydrogen jet liftoff height, the stabilization mechanism of turbulent lifted jet flames under non-premixed conditions was studied. The objectives were to determine flame stability mechanisms, to analyze coexistence of two different flame structure, and to characterize the lifted jet at the flame stabilization point. Hydrogen flow velocity varied from 100 to 300 m/s. Coaxial air velocity was changed from 12 to 20 m/s. Simultaneous velocity field and reaction zone measurements used, PIV/OH PLIF techniques with Nd:YAG lasers and CCD/ICCD cameras. Liftoff height decreased with the increase of fuel velocity. The flame stabilized in a lower velocity region next to the faster fuel jet due to the mixing effects of the coaxial air flow. The flame stabilization was related to turbulent intensity and strain rate assuming that combustion occurs where local flow velocity and turbulent flame propagation velocity are balanced. At the flame base, two different flame structures were found that was the partial premixed flames and premixed flame.

• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.21-29
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• 2013

초임계조건의 기체수소/액체산소 화염의 난류유동 및 온도장에 대해 난류모델을 이용한 해석이 수행되었다. 실제유체의 연소유동을 해석하기 위하여 화염편모델에 SRK 상태방정식이 도입되었다. 수정된 압력-속도-밀도 연계알고리듬이 초임계유동에 적용되었다. 수정된 알고리듬을 토대로 6개의 대류항 차분법과 4개의 난류모델의 상대적인 성능비교가 이루어졌다. 선택된 난류모델들은 실제유체 연소유동의 다양한 특징을 고려하기 위해서 수정이 필요함을 나타내었다.

• 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.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-8
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• 2012

희석된 수소-공기 확산화염의 응향 응답 특성을 저압과 고압 영역에서의 화염 구조 해석을 토대로 수치적으로 조사하였다. 음향 주파수가 증가함에 따라 어느 압력 영역에서든 열방출율의 비선형 축적현상에 의해 유한 화학반응의 효과가 증진된다. 이는 결국 높은 음향 증폭으로 이어지게 된다. 동일한 계산 결과를 압력 감응 시간지연 모델에 의해 재해석하였다. 시간 지연 모델의 적절한 적용을 통해, 각 압력 영역에서 시간지연과 간섭지수 인자가 정량화되었다. 음향 증폭의 정도를 나타내는 간섭지수는 어느 압력 영역에서든 1000 Hz 근처에서 최고값을 나타내었고, 고압영역에서 화염이 더 불안정한 응답을 보였다. 음향 주파수에 따른 간섭지수의 변화 경향은 기존의 증폭지수 변화 경향과 잘 일치하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제15권4호
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• pp.182-188
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• 2010

Significant real fluid behaviors including rapid property changes take place where high pressure combustion devices such as rocket engines. The flamelet model is the reliable approach to account for the real fluid effects. In the present study, the flamelet equations are extended to treat the general fluids over transcritical and supercritical states. The real fluid flamelet model is carried out for the gaseous hydrogen and cryogenic liquid oxygen flames at the wide range of thermodynamic conditions. Based on numerical results, the precise discussions are made for effects of real fluid, pressure, and differential diffusion on the local flame structure.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1310-1315
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• 2004

The present study deals with the unique characteristics of hydrogen jet diffusion flames, such as split flames and reignition phenomenon. The split flames are composed of a small flamelet on the nozzle rim and a lifted main flame at downstream. When mass flow rates of fuel reach a critical point, a small-sized flamelet is found to remain in the vicinity of the nozzle exit and the flame reignition subsequent to blowout of main flame occurs repeatedly. In this study, the non-luminous hydrogen jet diffusion flames are visualized by using schlieren technique in order to analyze the combustion characteristics of hydrogen jet diffusion flames with focus on the flame reignition phenomenon.