• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2000년도 제20회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.57-66
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• 2000

대향류 메탄/공기 예혼합 화염과 과농/희박 예혼합 화염에서 PLIF 기법을 이용하여 OH 및 NO 분포를 측정하고 이를 수치해석 결과와 비교하였다.OH 및 NO LIF 신호는 계산된 농도 분포와 대체적으로 잘 일치하였으며，대향류 예혼합 화염에서는 화염의 구조가 NO 생성 특성에 많은 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 예혼합 화염 ($\alpha$=l)에서는 중앙의 정체점에서 NO 농도가 가장 높고 대칭으로 넓은 지역에 존재하는 반면，과농/희박 예혼합 화염 ($\alpha$=0.6, 0.8)에서는 당량비의 차이와 화염의 구조적 특성으로 NO 분포가 비대칭이며 상대적으로 좁은 지역에 나타났다. 희석에 따른 부분예혼합 화염 구조의 변화가 NO 생성에 영향을 주었다. 예혼합화염 ($\alpha$=1)의 경우 질소희석으로 NO 분포 지역이 줄어들고 정체면 지역에서 NO 농도가 크게 줄어 들었으며，$\alpha$=0.6인 과농/희박 예혼합 화염의 경우에는 NO 농도는 줄어들지만 NO 분포 지역은 크게 변하지 않았다. 예혼합 화염 ($\alpha$=1)의 경우 중앙의 고온지역에서 OH LIF 신호가 시뮬레이션보다 높게 나타났으며，과농/희박 예혼합 화염 ($\alpha$=0.6， 0.8)에서는 OH 라디칼의 분포가 과농지역으로 치우치는 것이 관찰되었다. NO PLIF 신호측정시 광학 필터만으로는 화염의 자발광을 제거할 수 없었으며 이에 대한 대책이 요구된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권9호
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• pp.975-979
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• 2011

희박 예혼합 가스터빈 연소기는 강화되는 NOx 배출가스 규제를 만족시키기 위한 가장 현실적인 방법으로 인식되고 있다. 그러나 이러한 희박 예혼합 연소기에서는 열발생파와 시스템 내부의 압력파 사이의 상호 피드백 관계에 의한 연소 불안정 현상으로 인하여 그 적용이 제한되거나, 이를 회피하기 위한 기술의 적용으로 인하여 설계 비용의 상승이 불가피하다. 본 논문에서는 연소 불안정 현상이 발생하는 기본 메커니즘을 소개하고, 연소 불안정 원인 규명의 일환으로 최근 활발히 연구되고 있는 화염전달 함수 측정이 실험적으로 규명되었고, 주요 측정 결과가 소개되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.365-373
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• 2010

제트 혼합 반응기(JSR) 내의 NOx와 같은 배출물질을 예측하기 위해서 화학반응기 모델을 개발했다. 본 연구에서는 JSR에 대한 화학반응기 모델로서 two-PSR 모델이 채택되었다. CHEMKIN 코드와 4가지 NO 생성 메커니즘을 포함한 GRI 3.0 메탄-공기 연소 메커니즘을 이용해서 JSR내의 희박 예혼합 메탄-공기 연소의 NO 생성예측을 실시하였다. 모델의 검증을 위해서 계산된 결과를 Rutar의 실험 데이터와 비교하였다. NO 생성의 중요 파라미터와 4 가지 NO 경로의 기여도를 조사하였다. 화염 영역에서는 prompt 메커니즘이 주된 경로이고, 화염후영역에서는 Zeldovich 메커니즘이 주된 경로이다. 희박 예혼합 조건에서는 N2O 메카니즘이가 화염 및 화염후 영역 모두에서 중요한 경로이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1257-1264
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• 2011

희박예혼합 가스터빈 연소기에 대한 3 차원 RANS 해석을 수행하였으며 PCFM(Partially Premixed Coherent Flame Model) 화염면적밀도 생성항 상수의 보정을 통하여 희박연소조건을 모사하였다. PCFM 에서 계산된 화염면적밀도에 의해 층류 예혼합 화염의 전파를 예측하고 불균일하게 분포한 기연 가스의 물성을 평형 가정에 따라 예측하였다. 복사와 대류 열전달을 모사하기 위해 냉각 조건으로서 실험과의 비교를 통해 결정된 열유속을 적용하였다. 이러한 3 차원 해석 결과를 바탕으로 파일럿 노즐과 메인 노즐에 분배되는 연료량 비에 대한 민감도 조사를 수행하였으며 CRN(Chemical Reactor Network)을 구성하여 NOx 배출량을 예측하고 측정값과 비교 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권9호
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• pp.773-779
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• 2014

가스터빈 희박 예혼합 연소기에서 발생하는 연소 불안정 현상을 모델링하기 위해서는 화염의 동 특성에 대한 정량적, 정성적 분석이 필수적이다. 이를 위하여 화염전달함수가 전산유체역학을 통하여 모델링되었다. 기존 화염전달함수의 연구 결과로부터, 화염전달함수의 결과는 화염의 구조에 크게 의존하는 것으로 알려졌다. 본 연구에서는 실제 계측된 화염의 구조와 유사한 형상을 갖도록 열전달 조건을 최적화한 후, 동일 조건에서 화염전달함수가 모델링되었다. 화염의 형상을 정확하게 예측할 수 있다면, 이로부터 전달함수의 이득값과 위상차의 모델링 결과 역시 실험값과 유사한 거동을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.763-768
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• 2011

최근 대두되고 있는 바이오가스(Biogas)를 이중 희박 예혼합 가스터빈 연소기에 적용하기 위한 연구로써, 기존 개발된 실물형 이중 희박 예혼합 연소기 버너헤드에 바이오가스 조성을 모사한 $CO_2$ 희석 연료를 사용하여, 가스터빈 연소기의 연소불안정에 미치는 영향을 연구하였다. 이중 스월이 적용된 이중화염에서 연료분배율(Pilot fuel mass fraction)에 따라 화염구조가 상이하며 이에 따라 연소장의 온도분포와 연소불안정 특성이 결정된다. 동압신호와 phase-resolved $OH^*$ 이미지를 통해 연료분배율 변화와 $CO_2$ 희석률 증가에 따른 연소불안정 크기 감소와 그 경향을 알 수 있었다. $CO_2$ 희석에 의해 열방출 섭동의 크기가 감소하고 화염속도가 감소하며 이에 따라 화염면의 팽창 즉, 체적의 증가로 인해 연소불안정이 감소되는 것을 실험을 통해 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.35-40
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• 2011

희박 예혼합 가스터빈에서 발생되는 연소 불안정 현상의 메커니즘을 규명하기 위하여 입구 속도 변동에 대한 열발생 변동을 정량화한 화염 전달 함수가 실험적으로 규현되었다. 이를 위하여 실제 가스터빈과 유사한 형태를 갖는 모형 연소기가 제작되었으며, 열발생율의 측정을 위한 가시화 연소기가 장착되었다. 또한 흡기 속도의 변조를 위하여 가변 속도 모터 및 유량 제어 장치가 설계되었고, 이러한 장치들을 통하여 입구 속도 변동이 열발생율의 진폭에 미치는 영향 및 화염 구조의 변화를 실험적으로 계측하였다. 실험 결과 화염 전달 함수는 당량비와 같은 운전 조건과 더불어 속도 섭동 조건에 대하여도 크게 의존하며, 화염의 길이와 섭동파 파장의 비율을 의미하는 Strouhal 수에 의하여 일반화될 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.145-153
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• 1987

본 논문에서는 예혼합동축분류화염에 있어서 재순환역 안으로의 기체(공기, 연료, 혼합기) 주입과 2차공기의 족회가 화염안정성, 화염형상 및 재순환역에 미치는 영향을 명확히 하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제20권3호
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• pp.135-140
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• 2015

Flame transfer function is used to determine the relationship between flow fluctuations and heat release perturbations in a lean premixed gas turbine combustor. The characteristics of flame transfer function are known to depend greatly on flame geometries in addition to other various flow conditions. However, it is not easy to experimentally measure the flame transfer function under various actual combustor operating conditions in terms of time and cost. The current research tries to model the flame transfer function using CFD(Computational Fluid Dynamics). From the results, it is shown that the calculated steady flame geometry can be exactly captured with consideration of the wall heat transfer and radiations. Also, unsteady analysis results show the close characteristics of the flame transfer function to the measured one in both gain and phase.

• 한국분무공학회지
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• 제28권1호
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• pp.24-31
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• 2023

In this study, characteristics of a propane-air premixed flame sin DC electric field was investigated. The stainless steel Bunsen burner and the stainless steel ring were used as electrode, and the high voltage supply was used for applying electric field. Flammability range increased significantly when the positive voltage was applied because of extension of LBO limit, while it shrank when the negative voltage was applied. The reason for this was not much related to the burning velocity, but the induced flow around the burner by electric field. withNOx production slightly increased after positive voltage was applied in identical equivalence ratio. Nevertheless, it was advantageous to apply the positive electric field to reduce the NOx since the extension of LBO limit makes the burner possible to operate in very low equivalence ratio.