• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1257-1264
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• 2011

희박예혼합 가스터빈 연소기에 대한 3 차원 RANS 해석을 수행하였으며 PCFM(Partially Premixed Coherent Flame Model) 화염면적밀도 생성항 상수의 보정을 통하여 희박연소조건을 모사하였다. PCFM 에서 계산된 화염면적밀도에 의해 층류 예혼합 화염의 전파를 예측하고 불균일하게 분포한 기연 가스의 물성을 평형 가정에 따라 예측하였다. 복사와 대류 열전달을 모사하기 위해 냉각 조건으로서 실험과의 비교를 통해 결정된 열유속을 적용하였다. 이러한 3 차원 해석 결과를 바탕으로 파일럿 노즐과 메인 노즐에 분배되는 연료량 비에 대한 민감도 조사를 수행하였으며 CRN(Chemical Reactor Network)을 구성하여 NOx 배출량을 예측하고 측정값과 비교 분석하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.365-371
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• 2019

본 연구에서 SiO₂ 증착용 확산 화염 버너의 연료와 산소의 비율 변화에 따른 화염의 온도 분포를 전산 유체 해석을 수행하였다. 이는 친환경 원료물질을 이용한 광섬유 제조용 SiO₂ 프리폼 증착 공정을 시뮬레이션하기 위한 전단계에 해당한다. 예혼합 연소를 모델링하기 위해서 열 유동, 대류 및 화학 반응을 고려하였고 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 k-ω 모델을 사용하였으며, 실제 화염의 온도 분포와 형상을 비교하여 연소 모델링의 적절성을 확인하였다. 결과적으로 화염의 온도 분포는 보조 산소의 유량이 증가하면 노즐 표면으로부터 최고 온도까지의 거리가 증가하는 경향성을 보였다. 또한 혼합 가스의 당량비가 큰 연소 반응에서 불완전 연소로 인한 온도 분포의 폭이 크게 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권6호
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• pp.1-8
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• 2012

본 연구에서는 정상초음파의 간섭에 의해 야기되는 프로판/공기 예혼합화염의 사각관내 전파거동 및 구조안정화를 규명하기 위한 실험결과를 제시한다. 전파화염의 이미지는 고속카메라를 이용하여 획득하였으며, 이미지 후처리를 통해 정상초음파 유무에 따른 화염선단의 구조변이와 전파속도를 상세히 관찰하였다. 전파속도는 정상초음파가 교반하는 경우 증가하였으며, 이론당량비에서 벗어남에 따라 초음파의 영향은 보다 크게 발현하였다. 정상초음파에 의한 화학반응과 혼합의 촉진은 화염선단의 형상에 대한 부력의 영향을 압도하여 화염의 구조적 안정화에 기여한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권8호
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• pp.761-766
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• 2010

본 연구는 등가가스를 이용하여 다양한 조성의 천연가스에 대한 부분예혼합 가스기기의 호환성 판정법을 실험을 통하여 검토 제시하였다. 본 판정법을 위해, 가정용 가스레인지를 이용 등가가스와 천연가스의 화염을 비교 하였으며, 화염의 부상 및 불완전연소에 대해 측정을 하여 KS 규격과 비교하였다. 그 결과, 등가가스와 천연가스의 화염은 화염길이, 화염색, 화염모양 등의 차이가 거의 없었다. 또한 화염의 부상 발생은 웨버지수 51 MJ/$m^3$ 이상에서 안정함을 보였으며, 불완전 연소지수의 경우, 웨버지수 56.3 MJ/$m^3$에서 CO 농도가 95~100 ppm 정도를 보여주었다. 결과적으로 천연가스에 대한 화염의 부상과 불완전연소에 대해 호환 범위를 웨버지수 51~56.3 MJ/$m^3$로 제안하였으며, 이 범위 내의 천연가스는 국내 가정용 부분예혼합 가스기기에 대해 호환 가능하다는 의미이다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제9권1호
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• pp.25-33
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• 2004

Flame onset and propagation within hydrogen premixed gas mixture are numerically investigated in an rectangular enclosure. A detailed chemistry for hydrogen reaction is applied to anticipate the thermochemical behavior of intermediate species appropriately. To facilitate computation, 10 species and 16 elementary reaction steps for hydrogen combustion are taken into account. On the basis of 30％ of hydrogen concentration in hydrogen-air mixture, the effects of position and quantity of ignition sources on the flame evolution are analyzed. From the simulation results, the methods to decrease the potential hazard caused by the flame propagation are suggested.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권10호
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• pp.1351-1358
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• 2000

Two dimensional aerosol dynamics considering the effects of particle generation, coagulation, thermophoresis, sintering and convection has been studied to obtain the growth of non-spherical silica particles in conjunction with determining flame temperature by performing combustion analysis of premixed flat flame. Heat and mass transfer analysis includes 16 species, 29 chemical reaction steps together with oxidation and hydrolysis of SiCl4. The effect of radiation heat loss has also been included. The predictions of flame temperatures and the evolution of particle size distributions were in a reasonable agreement with the existing experimental data.

• 한국분무공학회지
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• 제20권3호
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• pp.135-140
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• 2015

Flame transfer function is used to determine the relationship between flow fluctuations and heat release perturbations in a lean premixed gas turbine combustor. The characteristics of flame transfer function are known to depend greatly on flame geometries in addition to other various flow conditions. However, it is not easy to experimentally measure the flame transfer function under various actual combustor operating conditions in terms of time and cost. The current research tries to model the flame transfer function using CFD(Computational Fluid Dynamics). From the results, it is shown that the calculated steady flame geometry can be exactly captured with consideration of the wall heat transfer and radiations. Also, unsteady analysis results show the close characteristics of the flame transfer function to the measured one in both gain and phase.

• 한국연소학회지
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• 제11권2호
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• pp.22-27
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• 2006

This experimental study has been mainly motivated to obtain generally applicable design correlation for the front mixing premix combustor. The design concept of the front mixing premix combustor is to minimize thermal $NO_x$ and prompt $NO_x$ formation by maintaining low peak flame temperature, and nearly uniform flame temperature through rapid mixing process near the ignition point. The present experimental results clearly indicate that the front mixing premix combustor yields the $NO_x$ level lower than 43 ppm $NO_x$ emissions and the nearly uniform temperature distribution.

• 한국분무공학회지
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• 제22권2호
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• pp.55-61
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• 2017

This study has investigated the relationship between heat release fluctuations and the flow perturbations in a partially premixed gas turbine combustor using a commercial CFD code. Special focus of the current work is placed on the effect of equivalence ratio on the flame dynamics in a partially-premixed system. As the first step for this combustion dynamics study in the non-perfectly premixed combustor, flame behaviors are modeled and then compared with measured results under both steady and unsteady conditions. The calculated results of the flame transfer function with equivalence ratio fluctuation are found to well capture the main qualitative characteristics of the combustion dynamics for the partially-premixed flames.

• 한국분무공학회지
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• 제28권3호
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• pp.134-142
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• 2023

Electric field assisted combustion is a method that reduces instability in lean combustion. In this study investigated the effects of electrode position on propane-air flame characteristic using a ring electrode. Results showed that burning velocity was not affected by electrode position, but positive voltage expanded the flammability limit while negative voltage contracted it. The effect of voltage polarity on the flammability limit decreased as the electrode position increased. Expanding the flammability limit with a positive voltage can reduce NOx emissions.