횡단류 아음속유동장에서 연료의 수직 분사시 나타나는 액적영역의 액적들을 직접사진촬영으로 측정하고 PLLIF 실험을 통하여 얻은 강도 값으로 SMD분포를 측정하였다. 본 연구의 목적은 정상유동에서의 액적들의 크기 및 분포를 관찰하고, 캐비테이션 및 수력튀김 현상에 대한 액적들의 차이를 확인하는 것이다. 실험을 통하여 정상유동의 액적들은 분사차압, 공기의 유속, 침투거리, 인젝터 지름에 대한 하류방향 거리비(x/d)에 의하여 결정되며, 캐비테이션에 의한 난류강도, 유효지름에 따라 차이가 있음을 확인하였다.
The objective of this study is to investigate characteristics of flow by the Rod shape and the choice of the turbulent intensity enhancement section. The Rod was setup vertically to the way of a nozzle exit flow and nozzle diameter is 17mm. Rod height is 5mm and its shapes are square, triangle, and circle. Characteristics of fluid such as velocity vector distribution, kinetic energy, turbulent intensity, and etc. were visualized, observed, and considered at 3 kinds of Re No. such as 2000, 3000, and 4000. The characteristics of flow field were investigated in each case of the distance rate from the nozzle exit to impinging plate(H/B=8, 10). The temperature of water is $20^{\circ}E$ and the measurement region divided by 3 sections(I, II, III). The nozzle diameter is 17mm. As the experimental result by PIV measurement, scale of the vector profile showed a tendency to an unbalance parabola distribution as increasing of the Re No. When the impinging plates such as square, triangle, and circle shape are installed respectively in front of the flow accelerated, rod shape of the highest velocity vector is circle shape and rod shape of the highest turbulent Intensity is square shape.
In the fully developed pipe flow, when jet is injected in cross to the flow there are complex transition flows caused by interaction of the cross flow and jet. These interactions are studied by means of the flow visualization methods and frequency analysis using a hot-wire anemometer. The velocity range of cross flow of the pipe is 0.3 m/s ~ 1.2 m/s and the corresponding Reynolds number, R$\sub$p/, based on the pipe diameter is 2.25 * 10$\^$3/ ~ 9.02 * 10$\^$3/. The velocity ratio (R), jet velocity/cross flow velocity, is chosen from 2 to 10. A circular cylinder is placed in the pipe instead of jet to observe the vortex shedding from the solid body. To compare the jet and circular cylinder flow, the vortical structure is analyzed in both cases and the structure of vortices and the origin of its formation are investigated, especially. The vortex shedding of the dominant coherent structure is compared between the jet flow and the circular cylinder flow. In the case of the jet flow, the Strouhal numbers are different depending on the existence of the upright vortex as well as the velocity ratio (R).
For the development of high efficiency and low emission combustion systems, high temperature air combustion technology has been tested by utilizing preheated air over 1100 K and exhaust gas recirculation. In this system, combustion air is diluted with large amount of exhaust gases ($N_2$, $CO_2$), such that the oxygen concentration is relatively low in the reaction zone, leading to low flame temperature. Since, the temperature fluctuations and sound emissions form the flame are small and flame luminosity is low, the combustion mode is expected to be flameless or mild combustion. Experiment was performed to investigate the turbulent flame structure and $NO_X$ emission characteristics in the high temperature air combustion focused on coflowing jet diffusion flames which has a fundamental structure of many practical combustion systems. The effect of turbulence has also been evaluated by installing perforated plate in the oxidizer inlet nozzle. LPG was used as a fuel. Results showed that even though $NO_X$ emission is sensitive to the combustion air temperature, the present high temperature air combustion system produce low $NO_X$ emission because it is operated in low oxygen concentration condition in excess of dilution.
The effects of periodic fuel supply on the nonpremixed flame stability and soot formation were experimentally studied. A solenoid valve was used to control the period of fuel supply. The laser induced incandescence technique was used to visualize cool: volume fraction profile. The flame base shape was changed significantly by the fuel supply period and partially by the fuel flowrates. The portion of bluish flame near the flame base became larger as the period increased. When the period was long, two flames coexisted within one period. It seemed that the characteristic of flame stability were repeated with 4.68m change of fuel supply line length. The soot mass measurements and soot volume fraction measurements revealed that the maximum suppression of soot by the perioic fuel supply was approximately 75% , which occurred when the occurred when the fuel supply period was relatively long.
초음속 유동장내에 분사된 이차제트 주변에서의 열전달 현상을 고찰 하였다. 초음속 유동장내에 등 열유속조건이 적용되도록 히터를 표면에 설치하였으며, Jet to freestream momentum ratio(운동량비)에의 변화에 따른 2차분사를 하여, 2차분사홀 주변의 표면온도 변화를 적외선 카메라를 통하여 측정하였으며, 이를 바탕으로 대류열전달 계수를 계산하였다. 또한 초음속 유동장 내에서 돌출된 실린더 주변 표면의 대류열전달 계수 측정 결과와 비교 하였다. 실린더의 주유동에 대한 기울어진 각도와 2차분사의 운동량비는 표면 대류열전달계수 분포에 중요한 요인으로 작용하였다.
This experimental study describes the propagation characteristics of the impulse noise emitted from the exit of a perforated pipe attached to the open end of a simple shock tube. The pressure amplitudes and directivities of the impulse wave propagating from the exit of perforated pipe with several different configurations are measured and analyzed fur the range of the incident shock wave Mach number between 1.02 and 1.2. In the experiments, the impulse waves are visualized by a Schlieren optical system for the purpose of investigating their propagation pattern. The results obtained show that for the near sound field the impulse noise strongly propagates toward to the pipe axis, but for the far sound field the impulse noise uniformly propagates toward to the all directions, indicating that the directivity pattern is almost same regardless of the pipe type. Moreover, it is shown that for the far sound field the perforated pipe has little performance to suppress the impulse noise.
This paper presents flow characteristics of a sweeping jet issued by a feedback-free fluidic oscillator. Overall flow characteristics of feedback-free sweeping jet (FFSJ) were analyzed using flow visualization. The feedback-free sweeping jet has a sinusoidal external flow pattern. The oscillating frequency of the FFSJ is three times higher than that of a conventional sweeping jet at the same Reynolds number. Flow structure and turbulence characteristics were investigated using time-resolved particle image velocimetry (TR-PIV). In instantaneous velocity fields, the flow did not stay at ends but changed the direction continuously in contrast to the conventional sweeping jet. Velocity distributions at each plane which were extracted from mean velocity field has Gaussian distribution, which is similar with a circular jet. The sweep angles were constant as 45° at all Reynolds numbers in the high flow rate regime.
마하 2의 초음속 풍동 장치에서 벤트 혼합기를 사용하여 혼합 연소실험을 수행하였다. 혼합실험에서는 헬륨을 사용하였고, 연소실험에서는 수소와 플라즈마 토치를 사용하여 연소 특성을 연구하였다. 혼합실험에서는 벤트 혼합기에 의해 수직분사임에도 불구하고 후류 혼합층에 많은 연료가 잔존하였다. 연소 실험의 경우 낮은 온도의 초음속 유동에서 플라즈마 토치를 사용한 점화와 연소되지 않은 연료-공기 혼합물의 충격파 유도 연소가 후류 영역에서 발생하였다. 열질식이 일어난 경우, shock train이 발생하며 이는 연소기내 연소 불안정성을 유도한다.
본 연구에서 고형침전물이 누적되어 쌓이는 것을 효과적으로 부유시키고 혼합하여 미세한 공기방울이 액비에 접촉함으로서 발효촉진을 도모하고자 폭기식 2류체 제트노즐 설계조건 구명시험을 실시하여 1차 노즐과 2차 노즐 구경비 설정 및 1차 노즐에서의 액체의 적정 유속을 설정하고, CFD 이용 유동해석에 의한 노즐 분사구 위치를 설정하였다. 이 결과를 토대로 가축분뇨 액비저장조 침전물 교반장치를 제작하여 농가에 많이 보급되고 있는 200 ton 규모의 액비저장조에 설치하여 침전물 교반 성능을 평가한 결과는 다음과 같다. 1. 침전물 교반기의 설계조건 구명을 위해 2류체 노즐을 공시하여 시험한 결과 1차 노즐과 2차 노즐의 구경비를 1:2로 한 상태에서 1차 노즐의 유속을 12.3 m/s 이상으로 하여야 기체 기포의 미세화가 가능한 것으로 판단되었다. 2. 컴퓨터유동해석을 한 결과 노즐의 설치간격을 같게 하는 것이 노즐당 담당부피를 같게 설치하는 것보다 효율적인 것으로 분석되었다. 3. 설계요인 시험과 유동해석을 토대로 4개의 노즐이 일자형 관에 설치된 침전물교반 장치를 제작 200톤 저장조에 설치 가동시험을 실시하였다. 먼저, 전체 평균 TS와 VS가 각각 23.4 g/L, 15.5 g/L인데 반하여, 교반 전 40 cm 이상 높이의 TS 및 VS가 평균 21.1 g/L, 13.3 g/L으로 교반기를 가동하지 않는 경우는 많은 고형물이 바닥에 가라앉아 있음을 알 수 있다. 또한, 가동 후 45분이 경과한 후에는 TS와 VS 모두 전체 평균과 동일한 값을 나타내고 있어 침전물들이 충분히 부유되어 혼합됨을 확인할 수 있다. 액체제트 분사교반 45 분후에 평균 23.5 g/L, 15.5 g/L로, 액체-기체 2류체 노즐 사용시 23.6 g/L, 14.9 g/L로 증가한 것은 교반 전에 바닥에 침전되어 있던 고형물들을 부유시켜 교반 혼합하는 것이 가능한 것으로 판단되었으며, 호기발효를 고려하지 않은 균일도 측면에서는 액체제트를 사용한 것이 보다 균일한 것으로 나타났다. 4. 침전물 교반기의 가동주기를 알아보기 위해 가축분뇨의 교반을 중지하였을 때 2시간 후에도 0.4 m 높이에서 TS 및 VS가 증가하고 있어 교반정지 간격을 2시간으로 주어도 교반기 운영에는 큰 지장이 없을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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