• Journal of Power System Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.5-11
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• 2007

본 연구는 SI기관 실린더 내의 유동장 변이 과정을 3차원 LDV 측정 기술을 사용하여 흡입과 압축과정 동안 정량적으로 분석하였다. 실험은 헤드에 각각 2개의 흡입밸브와 배기밸브를 갖는 기관이 모터링되는 공회전 상태에서 실시하였다. 지난 30년 동안 텀블과 스월은 실린더 내의 평균 유동 정량화에, 난류운동에너지는 난류 측정에 많이 사용되어 왔다. 그러나 텀블은 solid body 회전 유동을 비교하는데 적절하며, 서로 다른 유동 패턴 비교에는 부적절 하다는 것이 보고되고 있는 실정이다. 3차원 LDV시스템의 우수한 공간 분석 능력은 순간적인 유동장구조와 더불어 상대적으로 미세한 유동장의 구조 까지도 측정이 가능 하도록 하였다. 따라서 측정한 결과로부터 유동장의 난류운동에너지 등가면을 계산할 수 있었다. 본 실험 결과는 실린더 내의 난류 유동장 특성을 난류운동 에너지 등가면 정보를 이용하여 세심하게 관찰할 수 있음을 제시하고 있다.

• Journal of the KSME
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• v.33 no.12
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• pp.1063-1068
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• 1993

왕복식엔진에서 연소과정은 실린더내 유체유동에 지배되므로 최적조건의 엔진설계를 위해서는 실린더내 유체유동을 효과적으로 이용하는 것이 필요하다. 연소과정에 중요한 영향을 미치는 압축말기 연소실내 난류강도는 흡입과정시 생성된 유동의 에너지가 압축과정을 거치면서 작은 스케일의 에디(eddy)로 깨지면서 발생된다. 연소과정시 이러한 에디들은 초기화염생성을 촉진 시키고 화염전파속도를 증진시키는 역할을 함으로써 실린더내 유체유동에 대한 이해증진을위해 실린더내 평균속도 및 난류유동을 측정하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 엔진유동은 매사이 클의 유동이 엄밀히 주기적인 운동을 하지 않고, 각 사이클의 유동이 비정상유동을 하며, 유동의 생성 및 소멸이 매우 짧은 특성을 가진다. 따라서 산란입자가 측정체적을 통과할 때 속도데이 터가 발생하는 LDV(laser Doppler velocimetry) 측정에 있어서 레이저빔의 산란광노이즈 감소와 산란입자의 효율적인 공급으로 데이터 발생률을 높이는 것이 어려운 점이다. 이 글에서는 엔진 유동의 LDV측정시 고려해야 할 문제점들, 실험장치구성, 그리고 데이터처리 방법과 주요측정 결과에 대해 본 연구팀에서 지금까지 수행한 연구결과를 토대로 하여 기술하고자 한다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.22 no.4
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• pp.399-405
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• 2013

The gas motion inside the engine cylinder plays a very important role in determining the thermal efficiency of an internal combustion engine. A precise information of in-cylinder three dimensional complex gas motion is crucial in optimizing engine design. Homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine is a combustion concept, which is a hybrid between Otto and Diesel engine. The turbulent diffusion leads to increased rates of momentum, heat and mass transfer. The in-cylinder turbulence flow was found to affect the present HCCI combustion mainly through its influence on the wall heat transfer. This study investigates the effect of piston geometry shape on the turbulent flow characteristics of in-cylinder from the numerical analysis using the LES model and the results obtained can offer guidelines of the combustion geometries for better combustion process and engine performance.

• Journal of the KSME
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• v.24 no.1
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• pp.28-34
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• 1984

연소실의 특성에서 알 수 있는 것처럼 공기유동의 영향이 연소에 미치는 영향이 크기 때문에 본고에서는 난류에 대해서 살펴보고, 또한 실린더내의 상태변화에 대해 알아보았다.

• Journal of the KSME
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• v.23 no.6
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• pp.427-433
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• 1983

내연기관의 성능은 실린더에서 연료의 화학에너지가 열에너지로 얼마만큼 빠르고 완전하게 변화하느냐에 좌우된다. 이를 위해서는 실린더 내에서 뜨거운 압축공기와 연료의 혼합 및 증기화가 요구된다. 엔진의 출력은 매 사이클당 흡입.압축할 수 있는 공기량에 좌우되므로 연소의 해석을 위해서는 실린더 내의 공기유동, 연료의 분무 및 연소과정을 이해 해야한다. 배기와 엔진효율의 요구성때문에 희박 혼합기 또는 EGR (exhaust gas recirculation)이 필요하게 된다. 그러나 희석이 크면 낮은 연소온도, 낮은 층류흐름속도와 화염전면의 낮은 난류강도 때문에 연소기간이 증대하게 된다. 실제로 희박의 증가는 실화 또는 긴 연소 지연기간, 사이클 마다의 연소맥동현상, HC배기의 증가등을 초래하게 된다. 이러한 저온연소의 단점들은 연소상태를 안정시키고 연소량을 증대시키는 공기의 유동을 이용해서 해결 될 수 있다. 최근에는 선회류와 난류의 강도를 증가시켜서 빠른연소(fast burning)를 이루고 있다. 선회류와 난류의 강도를 증대시키는 가장 중요한 2가지 방법은 흡입포트(port), 매니홀드(manifold)설계이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.12 no.4
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• pp.876-891
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• 1988

This study was carried out to investigate the mixing flow of a turbulent cross jet in a cylindrical chamber. A study on the turbulent mixing flow of a cross jet at 45.deg. with respect to each other in the free atmospheric condition was conducted before this study and has given us some fundamental experimental results. Present data have been analyzed and compared with semi-empirical equations for a round and a plane jets. Interests on this kind of cross jets (flows) have been increasing during the past several years for the purpose of the analysis of mixing flows and their applications. In this study, a turbulent cross jet of air in a cylindrical chamber has been conducted and the turbulent characteristics in the mixing region have been analyzed experimentally. The experimental data were discussed by comparing with the semi-empirical equations of Hinze and Gortler. From the experimental curve, the semi-empirical equations of mean velocities and Reynolds stresses have been derived. Three dimensional data acquisitions and the statistical treatments of turbulence characteristics were carried out by on-line computer measurement system connected with the constant temperature type 2-channel hot-wire anemometer system.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.23 no.5
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• pp.711-718
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• 1999

Current turbulence models including modified $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model do not predict compression effect on turbulence accurately in an internal combustion engine. The $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model was suggested to improve the predictability of compression effect by We et al. In this paper a numeri-cal study was performed to clarify the applicability of the $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulenc model to the calculation of the in-cylinder flow of an axisymmetric engine. THe results using $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model are compared to those from the modified $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model and experimental data. The mean veloc-ity and rms velocity profiles using $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model showed a better agreement with an experimental data than those of modifid $K-{\varepsilon}-e$ turbulence model.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.18 no.9
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• pp.2423-2430
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• 1994

Several factors of the efficient combustion process are shape of combustion chamber, position of spark plug, turbulence flow and so on. the shape of combustion chamber and position of spark plug are constrained to geometrically, and then it could not make a change the shape easily. But the turlence flow in combustion chamber have a great influence on combustion phenomena, and which is much easier to control relatively. And since characteristics of turbulence flow would be very important to the stability of combustion and performances, This study is also essential to future engine-low emission and lean burn engine. This paper shows that the visualization of the turbulence flow of single cylinder engine by using 2way, $45^{\circ}$ inclined and 2 channel hot wire probe through the park plug hole. We also study the characteristics of turbulence flow by means of ensemble averaged mean velocity, turvulence intensity and integral length scale.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.23 no.5
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• pp.662-670
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• 1999

A numerical prediction was performed to clarify the air motion in the cylinder of an axisymmet-ric four-stroke reciprocating engine at its intake and compression stage. A scheme of finite volume method is used for the calculation. Modified $k-{\varepsilon}$ turbulence model is adopted and wall function is applied to the grids near the wall. The predicted mean velocity and rms velocity profiles showed a reasonable agreement with an available experimental data at its intake and compression stage. The predicted in-cylinder flow fields show that a strong turbulent twin vortex structure is pro-duced during induction but it commences to decay rapidly around inlet valve closure. The mean velocity continues to fall to a low level during compression but the turbulence intensity attains an approximate constant level.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.9
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• pp.1744-1759
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• 1992

A multidimensional simulation of turbulent flow and combustion with swirl in the cylinder of SI engine is implemented to clarify the effects of swirl. present simulation employs the ICED-ALE numerical technique, the skew-upwind difference scheme, a modified k_.epsilon. turbulence model, a combustion model of Arrhenius type and turbulence-mixing-control type. First, the calculations for swirling flow in an axisymmetric cylinder are carried out. The results are compared with the experimental data to validate the numerical analysis. Second, the calculations for intake, compression and combustion processes in an axisymmetric cylinder are performed. The effects of swirl on turbulent flow and combustion are examined through the parametric study of swirl number 0.0, 0.6, 1.2 and 2.4. As a result, it is numerically shown that the turbulent kinetic energy and the swirl velocity, which are produced during the intake process, affect the combustion process.