• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.705-709
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• 2009

본 연구에서는 석송자 분진입자의 거동에 관한 실험적 연구결과를 바탕으로 한 분진화염 전파모델을 제시하였다. 화염전파속도는 분진농도와 함께 증가하여 석송자의 화학양론농도보다 높은 $170g/m^3$에서 최대로 나타났으며 $500g/m^3$까지 완만하게 감소 경향을 나타낸다. 농도 $47{\sim}200g/m^3$에 있어서, 분진입자속도는 화염전파속도에 비례하여 증가한다. 또한, 연소속도와 입자속도의 합이 화염전파속도에 근사한 값을 나타내고 있어, 분진농도에 따른 화염전파속도를 계산에 의해 추정이 가능하였으며, 입자의 거동이 분진의 화염전파속도를 이해하는데 유용하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.1-8
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• 2017

본 연구에서는 모델연소실 내부 메탄-산소 확산화염의 연소특성을 분석하기 위해 추진제의 다양한 분사조건에서 연소실험을 수행하여 연소안정한계 측정 및 화염의 형상변이를 관찰하였다. 연구 결과, 추진제가 이론당량비 조건으로 접근할수록 높은 산소 Reynolds 수($Re_o$) 구간에서도 안정적인 부상화염이 관찰되었으며, 가시화염의 길이는 증가하고, 부상높이는 감소하는 경향이 나타났다. 스월 동축형 인젝터에 의한 추진제의 스월효과로 인해 폭이 넓고, 길이가 짧은 화염이 생성되어 연소실 크기가 제한적인 추력기에서의 사용이 적합함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.857-864
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• 2012

복사열손실을 받는 확산화염의 선형 안정성 해석을 수행하여 복사강도와 Damkohler 수에 대한 화염 불안정이 나타나는 조건을 확인하였다. 대향류 유동장을 모델로 하여 Lewis 수는 1로 가정하였다. 반응속도 제한에 의한 소염근처에서 교란의 증가율은 실수의 고유값을 가지며 안정한계는 정상상태 소염조건과 정확하게 일치한다. 반면에 복사 열손실에 의한 소염 영역 근처에서 증가율의 고유값은 복소수이며 정상상태 소염 전에 맥동 불안정성이 예측된다. 진동하는 화염온도가 양의 실수 고유값을 갖는 정상상태 화염온도 보다 클 경우에만 한계 순환 안정 특성이 나타난다. 만약 그 온도보다 작게 되면 화염은 회복되지 못하고 소염된다. 넓은 복사강도 범위에 대하여 복사 열손실에 의한 불안정성의 안정한계 곡선을 도시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1025-1031
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• 2011

자발화 특성은 디젤 및 PCCI 엔진의 설계에서 중요한 인자이다. 특히, 디젤분무화염은 자발화현상에 의해서 형성되어 노즐에서 부상된다. 노즐과 부상화염 사이의 영역에서 분무된 디젤의 중앙으로 주위 공기의 유입이 발생하기 때문에, 그 부상된 화염은 매연 생성에 영향을 준다. 본 연구에서 간단한 모델로써 동축류 제트를 적용하였고, 점화지연시간에 대한 자발화 과정에서 발생하는 열손실의 영향을 확인하였다. 메탄($CH_4$), 에틸렌($C_2H_4$), 에탄($C_2H_6$), 프로핀($C_3H_6$), 프로판($C_3H_8$), 및 노말 부탄(n-$C_4H_{10}$)의 연료들을 고온의 공기로 분사하였으며 자발화된 부상화염의 높이를 측정하였다. 그 결과로 자발화된 부상화염의 높이와 열손실을 고려한 점화지연시간과의 상관관계를 결정하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권6호
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• pp.413-420
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• 2008

The unsteady heat release characteristics play a significant role in combustion instabilities observed in low emissions gas turbine combustors. Such combustion instabilities are often caused by coupling mechanisms between unsteady heat release rates and acoustic perturbations. A generalized model of the turbulent flame response to acoustic perturbations is analytically formulated by considering a distributed heat release along a curved mean flame front and using the flame's kinematic model that incorporates the turbulent flame development. The effects of the development of flame speed on the flame transfer functions are examined by calculating the transfer functions with a constant or developing flame speed. The flame transfer function due to velocity fluctuation shows that, when a developing flame speed is used, the transfer function magnitude decreases faster with Strouhal number than the results with a constant flame speed at low Strouhal numbers. The flame transfer function due to mixture ratio fluctuation, however, exhibits the opposite results: the transfer function magnitude with a developing flame speed increases faster than that with a constant flame speed at low Strouhal numbers. Oscillatory behaviors of both transfer function magnitudes are shown to be damped when a developing flame speed is used. Both transfer functions also show similar behaviors in the phase characteristics: The phases of both transfer functions with a developing flame speed increase more rapidly than those with a constant flame speed.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.31-34
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• 2012

케로신을 연료로 하는 동축 스월 분사기에 대해 정상 상태 및 비정상 상태의 연소 해석을 수행하였다. 난류연소 모델로 화학평형 상태로 가정하는 Non-premixed equilibrium 모델을 이용하였고, 고압의 조건에서 실제유체의 거동을 다룰 수 있도록 상태방정식으로 SRK(Soave-Redlich-Kwong) 상태방정식을 적용하였다. 해석을 통해 온도분포, OH 질량분율 등 정상 상태의 계산 결과와 시간 평균된 비정상 상태의 계산 결과를 비교하였고, 이들 간의 화염 구조가 서로 상이함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권8호
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• pp.1084-1093
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• 2010

화염 전파 특성을 나타내는 G 방정식에 기초한 Sub-grid Scale연소 모델을 이용하여 보염기 주위의 난류 예혼합 연소 해석에 관한 대 와동 모사를 수행하였다. Dynamic SGS 모델이 G방정식에 도입되었으며, 삼각형의 보염기 배면의 예혼합 연소 유동에 의해 검증되었다. 해석결과는 실험결과와의 비교를 통해 속도와 온도분포를 잘 예측하고 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.304-309
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• 2017

본 연구에서는 zonal hybrid RANS/LES 기법을 사용하여 모델 스크램제트 연소기 내에서의 비예혼합 연소 현상에 대한 연구를 수행하였다. 수치 계산을 위한 도메인은 RANS와 LES 영역으로 나누어져 있으며, 이 두 개 영역의 계면은 synthetic eddy method로 처리되었다. 본 연구에서는 독일 항공우주센터에서 실험한 모델 스크램제트 연소기가 사용되었다. 수소 연료를 사용한 실험 결과와 수치해석적 검증을 수행하였다. 크랙된 케로신 연료는 에틸렌과 메탄으로 구성되었으며, 크랙된 케로신 surrogate의 난류연소는 화염편 모델을 사용하여 모사되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.729-732
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• 2010

본 연구는 케로신과 액체산소를 추진제로 사용하는 동축 와류형 분사기를 해석하기 위해 체계적인 물리 모델링을 수행하였다. 먼저 초임계 압력 조건에서 나타나는 실제유체의 열역학 및 전달 물성치를 계산할 수 있는 서브루틴 라이브러리를 구축하였으며, 층류 화염편 해석 코드와 연동하여 케로신 난류연소장의 국소화염구조를 해석하였다. 설계 목적에 맞는 계산 효율성을 확보하기 위해 동축 와류형 분사기는 RANS 기반의 2차원 축대칭 선회 유동으로 해석하였으며, 실험 결과가 존재하는 비연소 동축선회 제트 유동을 통해 예측정확도를 검증하였다. 실제 고압 연소를 수반하는 동축 와류형 분사기의 경우, 기존의 RANS 모델은 급격한 밀도 구배가 수반되는 선회 막 유동의 혼합층에서 과도한 난류확산을 야기하였으며, 난류모델의 수정을 위해 보다 심도 있는 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.775-778
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• 2007

The present study numerically investigate the detailed structure of the syngas diffusion flames. In order to realistically represent the turbulence-chemistry interaction, the transient flamelet model has been applied to simulate the combustion processes and $NO_X$ formation in the syngas turbulent nonpremixed flames. The single mixture fraction formulation is extended to account for the effects of the secondary inlet mixture. Computations are the wide range of syngas compositions and oxidizer dilutions. Based on numerical results, the detailed discussion has been made for the effects of syngas composition and oxidizer dilution on the structure of the syngas-air and syngas-oxygen turbulent nonpremixed flames.