Flame structure and extinction mechanism of counterflow methane/air non-premixed flame diluted with nitrogen are studied by NASA 2.2 s drop tower experiments and two-dimensional numerical simulations with finite rate chemistry and transport properties. Extinction mechanism at low strain rate is examined through the comparison among results of microgravity experiment, 1D and 2D simulations with a finite burner diameter. A two-dimensional simulation in counterflow flame especially with a finite burner diameter is shown to be very important in explaining the importance of multidimensional effects and lateral heat loss in flame extinction, effects that cannot be understood using a one-dimensional flamelet model. Extinction mechanism at low strain rate is quite different from that at high strain rate. Low strain rate flame is extinguished initially at the outer flame edge, the flame shrinks inward, and finally is extinguished at the center. It is clarified from the overall fractional contribution by each term in energy equation to heat release rate that the contribution of radiation fraction with 1D and 2D simulations does not change so much and the overall fractional contribution is decisively attributed to radial conduction ('lateral heat loss'). The experiments by Maruta et at. can be only completely understood if multi-dimensional heat loss effects are considered. It is, as a result, verified that the turning point, which is caused only by pure radiation heat loss, has to be shifted towards much lower global strain rate in microgravity flame.
본 연구에서는 전기온돌의 안방열손실을 감소시키고 축열효과를 향상시키기 위한 방법을 검토하였으며 전기온돌에서 발생하는 진동소음을 감살시킬 수 있는 대책을 제시하였다. 저육들은 6.6[m$^{2}$] 크기의 전기온돌 model을 이용하여 건물의 구조차이와 하향열단열층의 설치유무에 따른 보온특성의 차이를 기록분석하였으며 그 결과 열전도계수가 0.03[kcal/m.hr.deg. C]정도인 내열성 Styropol과 지석 Mortar로 구성된 하향열단열층을 전기온돌의 마닥에 설치할 경우 난방부하의 감소로 인하여 축열효율이 약 2배나 향상된다는 결론을 얻었다. 또한 전기온돌공사시에 발열선을 지지할 수 있는 대각선형 Spacer를 설치하고 발열선이 매설콘크리트가 완전히 양생된 이후에 전력을 인가하면 흔히 전기온돌에서 발생하는 120-960[Hz]의 가청진동소음을 방지할 수 있다는 사실을 실험적으로 확인하였다.
본 연구에서는 열전발전기에 장착된 열전소자 간의 불균일한 온도편차에 의해 발생하는 부정합 손실을 저감할 수 있는 Multi-layer Cascade (MLC) 전기연결 방법을 제안한다. MLC의 성능을 검증하기 위해 열유동 현상 뿐만 아니라 열전소자에서 발생하는 다중물리현상을 반영한 수치해석 모델을 개발하였다. MLC는 고온도차를 경험하는 소자와 저온도차를 경험하는 소자를 서로 다른 Layer에 배치하여 구현할 수 있으며, 고온도차 소자와 저온도차 소자의 분류에는 수치해석 모델을 통해 얻어진 소자별 고온부 표면 온도를 활용하였다. MLC를 구성하는 각 Layer의 전기분선 비율을 변화시키며 이상적인 열전발전 성능과의 비교를 통해 MLC의 부정합손실 저감특성을 확인하였다. 최적 분선비율로 구성한 MLC의 경우 이상적인 결과 대비 96.5%의 발전성능을 보였으며, 열원의 유량이 적거나 발전시스템의 크기가 증가하여 소자 간의 온도편차가 클수록 부정합손실 저감효과가 더욱 증가하는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 열음향 냉동기에 적합한 공명기를 열 및 음향학 이론에 근거하여 설계하는 방법론을 제시하고, 실제 제작하여 열음향 효과를 살펴보았다. 특히, 저온부의 열손실을 줄이고, 모세관 스택의 위치 및 길이를 최적화 함으로써 스택양단에서 온도차이를 크게 만드는 것을 목표로 하여 설계하고 제작하였다. 실험 결과, 33W의 입력전력으로 스택 양단에서 열부하가 걸려있지 않은 상태에서 22.7$^{\circ}$ 만큼의 온도차이를 얻어 내었고, 최저 4.3$^{\circ}$C까지 저온부의 온도를 낮추었다.
시계열 데이터의 분류와 군집화를 효율적으로 수행하기 위해 다양한 시계열 표현 방법들이 제안되었다. 본 연구는 Lin 등 (2007)이 제안한 국소 평균 근사를 이용하여 시계열의 차원을 축소한 후 심볼릭 자료로 이산화하는 symbolic aggregate approximation (SAX) 방법의 개선에 대해서 연구하였다. SAX는 국소 평균 근사를 할 때 등간격으로 임의의 개수의 세그먼트로 나누어 평균을 계산하여 세그먼트의 개수에 그 성능이 크게 좌우된다. 따라서 본 논문은 불균형 Haar 웨이블릿 변환을 통해 국소 평균 수준을 등간격이 아니라 자료의 특성을 반영하여 자료 의존적으로 선택하게 함으로써 시계열의 차원을 효과적으로 축소함과 동시에 정보의 손실을 줄이는 방법에 대해서 제안한다. 제안한 방법은 실증 자료 분석을 통해 SAX 방법을 개선시킴을 확인하였다.
저점도 에폭시 수지(EP)를 기본으로하고 캡슐화된 소화약제(EFA)를 50 wt%의 함유한 소화복합재료가 얻어졌다. 탈캡슐화된 EFA의 동역학 및 온도에 대한 EP의 긍정적인 효과가 확립되었다. EP는 EFA의 탈캡슐화 온도를 130 ℃에서 155 ℃로 증가시키고 캡슐화의 역학을 변화시킨다. 에폭시 매트릭스는 순수한 EFA와 비교하여 EFA의 열 안정성을 3.9배 이상 증가시킨다. EFA의 저장 안정성에 대한 EP의 보호 효과가 발견되었다. 60 ℃ 및 80% 습도에서 96시간 동안 EFA를 함유하는 EP의 질량 손실은 0.4%이고, 동일한 조건에서 순수한 EFA의 질량 손실은 15%이다. 자외선의 영향 아래에서 EP의 동일한 효과: 순수한 EFA가 6%인 경우 EFA를 함유한 EP는 0.8% 손실된다. 대안의 중합체 매트릭스의 시험이 고려되었다.
대향류확산화염에서 수축하는 화염디스크로부터 화염구멍으로 천이에 대한 실험 연구가 수행되었다. 이러한 연구는 버너직경, 전체신장율 그리고 속도비에 따라 묘사된다. 적절히 작은 버너 직경을 사용한 경우 고신장율 화염임에도 반경방향의 전도 열손실의 효과가 기여하는 것을 실험적으로 입증하였다. 그리고 화염소화 모드는 세 가지로 분류되며 특히, 충분히 큰 고신장율 화염의 표면에서 화염구멍 또는 줄무늬로 나타났다. 그리고 버너직경에 따라 화염소화모드를 구분 짓는 임계화염반경이 존재한다.
소화약제의 국소방출방식 개념이 적용될 수 있는 대향류 확산화염을 대상으로 $CO_2$ 소화약제의 소화기구를 재조명하기 위한 연구가 시도되었다. 이를 위해 연료 또는 공기류에 $CO_2$가 첨가된 낮은 총괄신장율의 $CH_4$/air 대향류 확산화염이 상세반응을 이용한 수치해석을 통해 검토되었다. 첨가된 $CO_2$를 포함한 복사 참여 화학종의 복사 열손실을 고려하기 위하여 optically thin model(OTM)이 적용되었다. 주요 결과로서, 공기류에 첨가된 $CO_2$의 소화농도 예측결과는 문헌에 보고된 실험결과를 적절하게 예측하고 있으나, 연료류에 첨가된 경우 다소 과소 예측된 결과를 확인하였다. 소화효과에 대한 정량적 분석을 위하여 가상의 소화약제의 개념이 도입되었다. $CO_2$ 소화효과의 분석을 통해 총괄신장율($a_g$)에 따른 순수 희석효과, 복사 열손실 및 열용량에 의한 열적효과 그리고 $CO_2$의 연쇄반응 억제를 통한 화학적 효과의 정량적 기여도를 구체적으로 확인할 수 있었다.
터어빈 블레이드의 경우 제작 또는 설계상의 이유로 뭉툭한 끝단을 가질 수밖에 없게 되는데, 이로 인하여 같은 터보기계인 압축기 블레이드의 경우와는 다르게 블레이드 끝단에서 끝단 와류(Trailing edge vortex)가 발생하게 된다. 이 와류는 블레이드의 손실 증가, 고주파 음파의 생성, 국부적으로 매우 큰 열 전달 및 에너지분산 등 터빈 블레이드의 성능에 좋지 못한 영향을 미치게 된다. 또한 와류와 충격파와의 간섭효과 둥이 존재하는 경우에는 매우 복잡한 유동장을 형성하며 심한 유동 구배가 존재하게 되므로 고해상도의 수치해석 방법이 아니고서는 이를 수치적으로 해석하기가 쉽지 않다.(중략)
DOE-2, BLAST AND NBSLD와 같은 광범위한 에너지 해석 프로그램에 의거하여 효과적으로 가장자리를 경사지게 만든 슬랩에서의 열전달 계산을 할 수 있도록 그 바닥에서 일어나는 열전달 계산을 재현하였다. 슬랩 바닥면으로부터의 깊이에 따른 매달의 평균 온도를 만들어내기 위해 Lachenbruch 방법에 근거를 둔 수치해석 과정을 깊이 연구하였다. Lachenbruch방법으로 얻어진 자료들을 사용하여 슬랩 바닥면으로부터의 깊이에 따른 매달의 평균 온도를 결정하는 간단한 과정을 만들어냈다. 또한, 이 슬랩에서의 열전달을 매 시간별 레스폰스 인자로 해석하는 데에도 이 매달 평균 온도의 자료들을 사용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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