• 한국추진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.86-94
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• 1999

충격파가 초음속 수소-공기 제트화염의 화염 안정한계에 미치는 영향을 충격파의 강도와 위치를 변화시키면서 연구하였다. 이러한 목적으로 마하수 2.5의 초음속 연소기 벽면에 쐐기를 부착시켜 경사 충격파를 발생시켰다. 본 실험은 충격파가 초음속 화염에 미치는 영향을 연구한 최초의 실험연구이다. 쉬릴렌 가시화 사진과 벽면 정압, 화염 안정 한계를 측정하였으며 충격파가 없는 경우와 비교하였다. 보염 재순환 영역에 충격파를 적절히 간섭시킴으로써 화염 안정 한계가 대폭 개선되었다. 화염 안정한계가 대폭 향상된 이유는 충격파에 의해 발생한 역압력구배로 화염안정화에 중요한 아음속 재순환 영역의 크기가 증대된 때문으로 여겨진다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권4호
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• pp.78-86
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• 2000

Mach 1.8의 동축공기를 갖는 수소 난류 화산 화염의 특성을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 화염길이와 연료유동의 자취에 대한 직접사진, Acetone PLIF, Mie scattering, 수치해석법을 이용하여 화염의 구조를 분석하였다. 연료의 유속를 고정시켰을 때, 공기의 유속 증가에 따른 변화를 측정하였다. 아음속 화염의 길이는 급격히 감소한 반면, 초음속 화염의 길이는 완만하게 증가하였다. 또한 연료 노즐 립의 두께 변화에 따른 화염의 소염 특성을 관찰하였다. 노즐 립의 두께에 따라 화염 안정성이 증가하였는데 이는 초음속 화염의 안정화를 위한 최소 두께 값이 존재함을 나타낸다. 유동장 구조를 분석한 결과, 연료 제트가 고압영역에 가로 막혀서 축방향 모멘텀을 잃고, 저산란 영역이 만들어지는 것을 확인하였다. 또한, 모멘텀을 잃은 연료가 재순환 영역을 따라 순환하면서 긴 체류시간을 갖기 때문에 예혼합 영역이 만들어 졌음이 밝혀졌다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1661-1668
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• 1990

본 연구에서는 코히런트 와(渦)에 지배되는 난류 예혼합화염의 미세구조를 밝 히기 위해 슐리이렌사진과 온도, 이온전류의 3가지를 동시에 측정하고, 그 변동량을 통계처리, 분석하여, 미시적인 화염구조 모델을 제시하고자 한다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.55-62
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• 2009

층류영역의 분출유량에서 큰 가진강도 효과를 얻기 위해 연료관 관 공명주파수로 가진된 비예혼합 분류 화염의 일반적인 가진 연소특성을 실험적으로 조사하였다. 화염 안정화 특성에서는 두 가지 형태의 부상 특성이 존재하는 사실을 알았는데, 화염이 부상되는 가진강도 크기에서 한 쪽은 감소, 다른 영역에서는 증가하는 것으로 나타나 각각 서로 다른 부상기구가 존재함을 확인할 수 있었다. 특히 부상되지 않고 노즐에 부착된 분출유량 영역에서의 가진 연소특성을 가진 강도에 따른 화염 길이와 형상, 유동장 응답 특성 그리고 노즐 출구에서의 유속 분포를 중심으로 집중 조사하였다. 특이한 현상으로는 가진 강도 증가에 따라 화염의 신장과 in-burning 현상 그리고 화염 내 거동 와동들의 말림방향이 서로 역전되는 현상 등이 발견되었다. 노즐 출구의 유속분포와 가시화 기법을 통해 이러한 현상들이 노즐관 관벽 안쪽서부터 음의 속도가 발생하기 시작함에 따라 주변 산화제인 공기가 노즐관 안으로 유입되는 현상과 관련되는 것으로 파악되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.181-188
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• 2012

대향류확산화염의 화염소화에 있어서 에지화염 역할에 관한 실험적 연구가 진행되었다. 속도비, 버너직경, 그리고 버너간격을 변화시키며 수행된 실험에서 전체신장률에 따른 화염소화 임계질소몰분율의 그래프는 c-커브 형태로 나타났다. 고신장률화염에서는 화염소화 임계질소몰분율의 그래프가 하나의 곡선으로 일치하였으며, 화염이 일차원의 응답특성을 갖는 것을 확인하였다. 화염 소화는 바깥 에지화염이 반경방향으로의 진동 후에 화염 중심으로 수축하며 소화하는 영역, 진동 없이 화염중심으로 수축하며 소화하는 영역, 그리고 바깥 에지부분의 수축과 진동 없이 화염중심에 화염 구멍이 생기며 소화하는 영역으로 세 가지 모드로 나타났다. 화염 표면온도 측정과 에너지 방정식의 각항을 수치해석 한 결과를 토대로 에지화염부분에서의 반경방향 전도 열손실이 에지화염의 불안정을 야기한다는 것과 전도를 통한 열 공급뿐만 아니라 대류를 통한 열 공급도 바깥 에지화염의 안정화에 기여한다는 것을 보였다. 그리고 반경방향의 전도열손실이 수축하며 소화하는 메커니즘의 지배적인 역할을 함을 보였다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.92-97
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• 2002

By changing the excess air ratio which affects strongly to the combustion characteristics, the flame stability range in the metal fiber burner were found and the range of the blue flame male and radiant mode were distinguished by direct photography. The results in our experiments for the flame stability zone were from a=1.4($354 KW/m^2$) to a=2.06($240 KW/m^2$), and then the blue flame mode zone was form a=1.87($266 KW/m^2$) to a=2.06($240 KW/m^2$) and the radiant mode one was form a=1.4($354 KW/m^2$) to a =1.78($278 KW/m^2$). And the flame was not fired when a is less than the lean condition a=2.45($202 KW/m^2$).

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1995년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.5-14
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• 1995

본 연구는 석탄가스화기내의 비반응 유동장에 대한 연구로서, 순수유동장 및 미분탄입자를 포함한 이상유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 가스화기내의 물리적 현상을 기술하는 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법에 의하여 해석하고 그 결과를 나타내었다. 특히 선회유동의 영향에 의한 미분탄입자의 거동 및 재순환영역의 특성에 대하여 상세히 고찰하였다. 해석결과에 의하면 가스화기내에서는 몇개의 재순환영역이 형성됨을 알 수 있었다. 비반응유동장의 해석결과이지만, 선회유동은 화염안정화에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것으로 추측되는 결과를 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.17-17
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• 1997

극초음속 여객기와 군사용 항공기에 대한 수요가 증가함에 따라서 새로운 개념의 다양한 추진기관이 연구가 진행되고 개발되어 왔다. 초음속 항공기의 속도 영역은 마하 10-20 정도가 되는데 이 속도 한계를 극복하기 위하여 초음속 연소 램제트 엔진(SCRamjet; Supersonic Combustion Ramjet)이 제안되었다. 스크램 제트를 개발하기 위해서는 연료와 산화제의 혼합 효율 문제, 화염의 안정화 문제, 벽면의 냉각에 관한 문제 등 몇 가지 기본적인 문제들을 해결해야 한다. Univ of Michigan에서 실험한 연소기를 모델로 본 연구에서는 연료와 공기의 혼합에 관한 수치 연구를 수행하였다. 다원 혼합기체에 관한 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 지배 방정식을 이용하였고 비평형 화학반응식을 고려하였다. 공간 차분에는 유한 체적법을 이용하였다. 대류 플럭스 항은 Roe의 Upwind FDS 기법을 사용하여 차분하였고 점성항에는 중심 차분법을 이용하였다. 시간 적분법으로는 근사 자코비안과 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법이 쓰였다. 난류 모델로는 Mentor에 의해 제안된 2 방정식 k-$\varepsilon$/k-$\omega$ 혼합모델을 사용하였다. 유동장이 실험에서의 찍은 사진과 유사한 모습의 충격파 간섭을 수치 모사하였고 수소가 확산되는 모습과 함께 노즐 lip 주위의 재순환 영역에 대해서 살펴볼 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.399-408
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• 2010

질소 희석된 프로판 층류 부상 화염에서 화염진동 불안정성과 화염 곡률 효과를 살펴보기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 화염 진동은 총 3가지 영역으로 열손실에 의한 진동, 열손실 및 부력이 혼재된 진동, 그리고 열손실 및 루이스 수에 의한 영향이 혼재된 진동으로 구분되었다. 순수 열손실에 의한 진동은 루이스 수에 의한 진동과 부력에 의한 수력학적 불안정성과 관련이 없으며 연료 루이스 수에 관계없이 모든 부상화염 조건에서 관찰되었다. 화염의 시간에 따른 부상높이 변화에 대한 FFT분석을 통해 화염진동 불안정성의 실험적 증거와 특성을 명확히 제시하였고, 부상 화염의 열손실에 의한 자기진동의 메커니즘에 대한 시나리오를 논의한다.

• 한국가스학회지
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• 제23권5호
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• pp.24-34
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• 2019

본 연구에서는 수관식 보일러의 열교환기를 모사하기 위하여 수관의 존재 유무에 따른 화염의 안정화와 연소 특성을 당량비와 유속에 따라 비교하였다. 버너는 화염이 존재하는 SiC foam과 역화 방지를 위한 세라믹 보드, 균일한 유동장을 형성하는 알루미나 볼로 구성되며, 반경 반향의 열 손실을 최소화하기 위하여 단열재로 밀폐되어 있다. 결과적으로 수관이 존재하는 경우 낮은 당량비 구간에서 역화 및 날림 현상의 경계가 넓어지는 것을 안정화 영역에서 확인할 수 있었다. 또한, 수관이 존재하는 경우 NOx 배출량이 수관이 없는 경우보다 증가하는 것을 확인하였다. 이는 수관이 존재함으로써 열 손실을 억제하여 화염의 온도가 증가하는 것으로 판단하였으며, O₂ 배출량과 화염의 온도를 예측하여 입증하였다.