• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
• /
• pp.15-15
• /
• 1998

마하 수 6 이상인 극초음속 비행에는 스크램제트(SCRamjet : Supersonic Combustion Ramjet) 엔진이 가장 적합한 엔진으로 알려져 있고 현재 미국을 중심으로 이 엔진의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 스크램제트 엔진의 성공적인 개발을 위해서는 초음속 공기 내에서 연료의 분사를 통한 가장 효율적인 연소를 유도할 수 있어야 한다. 초음속 상태의 공기와 연료의 혼합을 증대시키고 연소안정성을 향상시키는 방법으로 연소기 내에 인위적으로 경사충격파를 발생시키는 방안이 Marble 등에 의해 최초로 도입되었다. 본 연구에서는 스크램제트엔진 내의 연소기를 모델링하여 마하수 2.5의 초음속공기 유동 중앙에 수소 제트를 분사하여 초음속 수소-공기 화염을 만들고 연소기의 측면에 동일한 모양과 크기의 쐐기를 각각 부착시켜 평면 경사충격파를 발생시켰다 본 실험은 충격파가 초음속 화염에 미치는 영향을 연구한 최초의 실험연구이다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
• /
• 한국화재소방학회 2012년도 춘계학술발표회 초록집
• /
• pp.258-261
• /
• 2012

풀화재에서 화염화염진동은 주위공기와의 밀도차에 의한 부력효과에 기인하여 주로 발생한다. 본 연구는 풀화재의 화염불안정성에 대해 산화제 유속 및 농도 변화에 따른 효과를 검토하기 위하여 컵버너 실험을 수행하였다. 실험결과는 산화제의 농도를 변화시켰을 경우에는 산화제의 불활성기체의 농도가 증가할수록 청염의 길이가 길어지고 컵버너 끝단으로부터 부상되는 것이 관찰된다. 한편, 산화제의 유속이 증가함에 따른 진동주파수가 감소함을 보인다. 이는 무차원 변수로 표현되는 주파수와 부력의 관계로 도시하였을 때 다양한 속도스케일을 사용할 수 있었지만, 연료와 산화제의 유속차로 정의되는 특성속도인 경우에 정지되어 있는 공기중에서의 풀화재 진동과 일치하는 관계식을 얻을 수 있었다. 그리고 진동주파수는 산화제 희석율과는 특정한 관계를 보이지 않는데 이는 국부적 화염구조와 연관성을 가지기 때문으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제29권1호
• /
• pp.71-79
• /
• 2005

For the non-premixed interacting jet flames, it has been reported that if eight small nozzles are arranged along the circle of $40{\sim}72$ times the diameter of single jet, the flames are not extinguished even in 200m/s. In this research, experiments were extended to the partially premixed cases to reduce both flame temperature and NOx emission. Nine nozzles were used- eight was evenly located along the perimeter of the imaginary circle and one at the geometric centre. The space between nozzles, S, the equivalence ratio, ${\phi}$, the exit velocity and the role of the jet from the centre nozzle were considered. Normally, flame was lifted and flame base was located inside the imaginary circle made by the nozzle. As nozzles went away from each other, blowout velocity increased and then decreased. The maximum blowout velocity diminished with the addition of air to the fuel stream. When the fuel and/or oxidizer were not fed through the centre nozzle, the maximum blowout velocity obtained by varying S and ${\phi}$ was around 160m/s. Optimum nozzle separation distance at which peak blowout velocity obtained also decreased with ${\phi}$ decrease. Flame base became leaner as approaching to the blowout. It seemed that lots of air was supplied to the flame stabilizing region by the entrainment and partially premixing. To approve this idea and to enhance the blowout velocity, fuel was supplied to the centre region. With the small amount of fuel through the centre nozzle, partially premixed flame could be sustained till sonic velocities. It seemed that the stabilizing mechanism in partially premixed interacting flame was different from that of non-premixed case because one was stabilized by the fuel supply through the centre nozzle but the other destabilized.

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.63-71
• /
• 2017

메탄($CH_4$)/산소($O_2$) 액체이원추진제는 친환경성, 무독성, 경제성, 우수한 성능 등의 장점으로 최근 들어 차세대 친환경 이원추진제로서 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 연소실 내 압력 변화에 따른 기체 메탄/산소 비예혼합 동축 화염의 연소안정한계를 측정하고, 화염 및 유동의 가시화를 통해 분사 조건 및 압력 변화에 따른 화염의 구조와 특성을 파악하였다. 연구 결과 연료과농 조건에서 연소실 내 압력이 증가할 경우 연소안정한계가 확장되고 반응 영역이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제33권7호
• /
• pp.477-485
• /
• 2009

The study of nitrogen dilution effect on the flame stability was experimentally investigated in a non-premixed turbulent lifted hydrogen jet with coaxial air. Hydrogen gas was used as a fuel and coaxial air was used to make flame liftoff. Each of hydrogen and air were injected through axisymetric inner and outer nozzles ($d_F=3.65\;mm$ and $d_A=14.1\;mm$). And both fuel jet and coaxial air velocity were fixed as $u_F=200\;m/s$ and $u_A=16\;m/s$, while the mole fraction of nitrogen diluents gas was varied from 0.0 to 0.2 with 0.1 step. For the analysis of flame structure and the flame stabilization mechanism, the simultaneous measurement of PIV/OH PLIF laser diagnostics had been performed. The stabilization point was selected in the most upstream region of the flame base and defined as the point where the turbulent flame propagation velocity was equal to the axial component of local flow velocity. We found that the turbulent flame propagation velocity increased with the decrease of nitrogen mole fraction. We concluded that the turbulent flame propagation velocity was expressed as a function of turbulent intensity and axial strain rate, even though nitrogen diluents mole fraction was changed.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
• /
• pp.8.2-8.2
• /
• 2005

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권3호
• /
• pp.309-314
• /
• 2012

풀화재에서 화염진동은 주위공기와의 밀도차에 의한 부력효과에 기인하여 주로 발생한다. 본 연구에서는 부력이 지배적인 풀화재의 불안전성에 대하여 산화제유속의 효과를 검토하기 위해 컵버너 실험을 수행하였다. 실험결과는 진동주파수가 산화제의 유속이 증가함에 따라 감소함을 보인다. 무차원 변수로 표현되는 주파수와 부력의 관계로 도시하였을 때 다양한 속도스케일을 사용할 수 있었지만, 연료와 산화제의 유속차로 정의되는 특성속도인 경우에 정지되어 있는 공기중에서의 풀화재 진동과 일치하는 관계식을 얻을 수 있었다. 이러한 사실은 부력이 지배적인 화염에서 불안전성의 원인은 전단면에서의 Kelvin-Helmholtz 불안전성이 주된 기구라는 것을 증명해준다. 산화제의 농도를 변화시켰을 경우에는 산화제의 불활성기체의 농도가 증가할수록 청염의 길이가 길어지고 컵버너 끝단으로부터 부상되는 것이 관찰된다. 또한 진동주파수는 희석율과는 특정한 관계를 보이지 않는데 이는 국부적 화염구조와 연관성을 가지기 때문으로 판단된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2004년도 제29회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
• /
• pp.79-84
• /
• 2004

For the non-premixed interacting jet flames, it has been reported that if eight small nozzles are arranged along the circle of 40 $^{\sim}$ 72 times the diameter of single jet, the flames are not extinguished over 2oom/s. In this research, experiments were extended to the partially premixed cases to reduce both flame temperature and NOx emission. Nine nozzles were used- eight was evenly located along the perimeter of the imaginary circle and one at the geometric centre. The space between nozzles, S, the equivalence ratio, ${\Phi}$, the exit velocity and the role of the jet from the centre nozzle were considered. Normally, flame was lifted and flame base was located inside the imaginary circle made by the nozzle. As nozzles went away from each other, blowout velocity increased and then decreased. The maximum blowout velocity diminished with the addition of air to the fuel stream. When the fuel and/or oxidizer were not fed through the centre nozzle, the maximum blowout velocity obtained by varying Sand ${\Phi}$ was around 160m/s. Optimum nozzle separation distance at which peak blowout velocity obtained also decreased with ${\Phi}$ decrease. Flame base became leaner as approaching to the blowout. It seemed that lots of air was supplied to the flame stabilizing region by the entrainment and partially premixing. To approve this idea and to enhance the blowout velocity, fuel was supplied to the centre region. With the small amount of fuel through the centre nozzle, partially premixed flame could be sustained till sonic velocities. It seemed that the stabilizing mechanism in partially premixed interacting flame was different from that of non-premixed case because one was stabilized by the fuel supply through the centre nozzle but the other destabilized.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.509-518
• /
• 1995

A study for the flame stability and the combustion characteristics of coaxial diffusion flame was conducted. The fuel employed was natural gas. The experimental variables were rim thickness of fuel tube, blockage ratio of the outer diameter of fuel tube to the inner diameter of air tube, and momentum ratio of fuel to air. It was consequently found that the stability in the neighborhood of the fuel rim depended on the rim thickness, especially in the case of above 3 mm, and that the stable region of the flame extended remarkably due to the formation of recirculation zone above rim. The effect of the blockage ratio on the flame stability was found to be minor in the case of above 3 mm of rim thickness. Between the momentum ratio 2 and 3, the stable flame zone was widely established as well good combustion. With increasing the fuel-air momentum ratio, axial velocity, turbulence intensity, and Reynolds stress increased.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.139-143
• /
• 2011

금속분말을 청정 에너지원으로 이용하기 위해 금속분말 소형 연소기의 구현이 필요하다. 이를 위한 기초 연구로서 점화성이 뛰어나면서도 경제적인 수십 마이크로 크기의 마그네슘(Mg) 분말을 대상으로 고온 증기(steam)와의 연소 현상 대해 연구하였다. 본 연구에서는 연소실 내 체류시간 및 혼합 효율을 증가시키기 위해 와류 유동을 연소기에 적용하였고 아르곤(Ar) 이송가스를 이용해 마그네슘 분말을 공급하였다. 안정한 화염을 유지시키기 위하여 이송가스의 유량을 변화시켜 공급되는 마그네슘의 양을 조절하였고, 고온 증기의 공급량은 니들 밸브의 개도를 조정하거나 우회시킨 관로로 증기의 일부를 배출함으로써 조절하였다. 고온의 점화원을 사용하여 증기 분위기 내 마그네슘 분말을 점화시켜, 대기압 환경에서 마그네슘/증기/아르곤의 지속적인 화염을 구현하였다.