• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.9
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• pp.773-779
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• 2014

A qualitative and quantitative analysis on flame dynamics is required to model combustion instability characteristics in gas turbine lean premixed combustors. The current paper shows the flame transfer function modeling results using CFD(Computational Fluid Dynamics) techniques for the flame dynamics study. It is generally known that flame shapes determine the basic characteristics of the flame transfer function. The comparisons of the modeled flame shapes with the measured ones were made using the optimized heat transfer conditions. Modeling results of the flame transfer function show the close behaviors to the measured data with a reasonable accuracy if the flame geometry can be exactly captured.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.05a
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• pp.145-152
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• 1998

실내에서 가스폭발시 피해를 예측하기 위해서 폭발 화염면의 전파를 수치해석을 통해 해석했다. 확산방정식에 의해 가스누출에 의한 실내의 가스확산분포를 구했으며 문헌에서 선택한 누출의 초기조건을 사용했다. 화염온도를 계산하기 위해 각 가스 혼합비에 따른 엔탈피와 화학식에 대한 reduced mechanism을 사용했으며 문헌에서 찾은 각 가스의 농도별 층류 연소속도를 혼합가스의 층류연소속도에 적용시켰다. k-$\varepsilon$ 모델에서 turbulance energy를 층류연소속도와 결합시켜 난류화염 전파속도를 모델링 했다. 화염면의 전파를 분석하기 위해 실내의 위치에는 직각, 화염면의 전파에는 원통좌표계를 사용했다. 유리창의 파손에 의한 화염전파면의 변화에 따른 압력상승 요인을 해석하였으며 창문의 크기에 따라서 점화위치에 따른 실내 압력상승의 영향이 서로 다르게 나타나는 결과를 얻었다.

• Journal of the KSME
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• v.33 no.12
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• pp.1031-1042
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• 1993

연소현상에 대한 이해를 증가시키기 위하여 화염을 이용한 많은 실험적 연구가 이루어져 왔다. 특히 연소 모델의 개선과 증명을 위하여는 화염에서의 성분 농도 측정이 필수적이며, 최근에 들어 측정 가능해진 래디컬성분의 측정은 연소해석분야에 많은 진전을 가져왔다. OH, H 및 O는 연료의 분해 (decomposition) 및 연소 산화물생성 이외에도 CO와 NO 같은 공해물질의 형성등 연소과정에서 매우 중요한 래디컬들이며, 특히 화염영역에서의 OH의 전파(transport)는 화염의 점화 및 안정성 (stability)에도 큰 영향을 미친다. OH래디컬은 연소과정에서 가장 중요한 성분 중 하나이며, 또한 스펙트럼이 비교적 잘 알려져 있어 레이저 유도 형광의 적용이 용이하므로 화염에서의 OH농도 측정에 LIF(laser induced fluorescence) 또는 PLIF(planar laser induced fluorescence)가 널리 사용되고 있다. 따라서 LIF 및 PLIF의 원리 및 연소분야에서의 응용을 OH농도 측정을 중심으로 소개하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.19 no.1
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• pp.40-45
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• 1983

The paper describes an experimental investigation of axisymmetric diesel spray and flame which is held in rapid compression machine (RCM) with electromagnetic single injection nozzle. The axisymmetric diesel spray and flame are taken with high speed photograph and analysis it with image processor. The data presented include fuel concentration of spray, flame temperature, soot concentration of flame in axial and radial direction at a moment and compared it with each other.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.16 no.6
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• pp.32-40
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• 2012

For predicting eigenfrequency and initial growth rate of combustion instabilities in lean premixed gas turbine combustor, linear thermoacoustic analysis model was developed in the current paper. A model combustor was selected for the model validation, which has well-defined inlet and outlet conditions and a relatively simple geometry, compared to the combustor in the previous works. Analytical linear equations for thermoacoustic waves were derived for a given combustion system. It was found that the prediction results showed a good agreement with the measurements, even though there was underestimation for instability frequencies. This underestimation was more obvious for a longer flame (i.e. wider temperature distribution) than for a shorter flame.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.12
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• pp.1209-1215
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• 2012

Experiments with premixed flames in a tube have been conducted to investigate the transition phenomenon from a laminar flat flame to turbulent motions. To induce this phenomenon, a flat flame is formed in a tube. Then, the local velocity at the center of the flat flame surface is increased using $CO_2$ laser irradiation. The deformed flame front propagates with an increase in the total flame surface and oscillating instability. Eventually, the flame front accelerates explosively, and it shows turbulent flame motions with a strong noise. The dynamic behaviors of the flame front prior to the turbulent motions are analyzed in this study to elucidate this process. The physical model of the process is presented according to observations.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.26 no.1
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• pp.1-8
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• 1994

The flame speed correlation considering thermal-hydraulic phenomena under severe accidents is proposed and correction coefficients are defined. This correlation modifies the pressure dependency in Iijima-Takeno correlation and adds the steam suppression effects to it in the anticipated hydrogen and steam concentration ranges under severe accidents. The existing models of flame speed due to hydrogen combustion under severe accidents are based on the experiments which were performed merely at room temperature and atmospheric pressure. They have difficulty in predicting a accurate flame speed in a case of high temperature and pressure during severe accidents. Thus the flame structure is assumed as a prerequisite to the reliable determination of flame speed and theoretical model is developed. To examine the validity, flame speeds in various conditions calculated by this model are compared with those obtained by the calculation of the existing correlations of the codes such as improved HECTR and MAAP. Also the steam suppression ratio is quantified and the steam suppression coefficient is defined as a composition of mixture. Initial temperature and pressure dependencies are investigated and correction coefficents are determined. More experimental studies can be recommended to improve this correlation to its further works.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.8
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• pp.815-823
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• 2011

Combustion phenomena in porous media combustors are widely used in industrial fields for the combustion of lowgrade fuels and the regeneration of combustion heat. However, studies of combustion phenomena in porous media have been limited, because these phenomena are difficult to observe, and the configurations of porous media are complex. We propose a simple model combustor: a multi-channel combustor that consists of many layers of combustion channels made of quartz plates. We conducted an experimental observation of the flames in the multi-channel combustor and obtained experimental results for the flame stabilization limits. Flames formulated in the multi-channel combustor showed variation in the spatial distribution depending on the heat transfer between neighboring channels. A simple analytical model was developed and the variation in the flammability limits of the multi-channel combustor was discussed. This study will enhance our understanding of flame behavior in a porous-media combustor.

• Journal of the Korea Society of Computer and Information
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• v.15 no.5
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• pp.57-65
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• 2010

In this paper, we propose a new real-time algorithm detecting the flame and smoke in digital CCTV images. Because the forest fire causes the enormous human life and damage of property, the early management according to the early sensing is very important. The proposed algorithm for monitoring forest fire is classified into the flame sensing and detection of smoke. The flame sensing algorithm detects a flame through the conditional test at YCbCr color model from the single frame. For the detection of smoke, firstly the background range is set by using differences between current picture and the average picture among the adjacent frames in the weighted value, and the pixels which get out of this range and have a gray-scale are detected in the smoke area. Because the proposed flame sensing algorithm is stronger than the existing algorithms in the change of the illuminance according to the quantity of sunshine, and the smoke detection algorithm senses the pixel of a gray-scale with the smoke considering the amount of change for unit time, the effective early forest fire detection is possible. The experimental results indicate that the proposed algorithm provides better performance than existing algorithms.