• 대한기계학회논문집B
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• 제32권3호
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• pp.190-197
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• 2008

It was experimentally studied that the stabilization mechanism of turbulent, lifted jet flames in a non-premixed condition to reveal the newly found liftoff height behavior of hydrogen jet. The objectives are to report the phenomenon of a liftoff height decreasing as increasing fuel velocity, to analyse the flame structure and behavior of the lifted jet, and to explain the mechanisms of flame stability in hydrogen turbulent non-premixed jet flames. The hydrogen jet velocity was changed from 100 to 300m/s and a coaxial air velocity was fixed at 16m/s with a coflow air less than 0.1m/s. For the simultaneous measurement of velocity field and reaction zone, PIV and OH PLIF technique was used with two Nd:Yag lasers and CCD cameras. As a result, it was found that the stabilization of lifted hydrogen diffusion flames is correlated with a turbulent intensity and Karlovitz number.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.553-560
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• 2010

The characteristics of syngas-oxyfuel combustion has been investigated experimentally in the present study. Experimental measurements were conducted to aid a fundamental design of a syngas-oxyfuel combustor with a double coaxial burner configuration. To examine the effects of different syngas fuels on combustion characteristics, various fuel types are utilized such as commercial coal gases (Texaco, Shell), COG (cokes oven gas), and $CH_4$ as a main component of natural gas. $CO_2$ was added to the four fuel types as a diluent gas to reduce the flame temperature. The flame images and emission characteristics of NOx and CO were examined for various equivalence ratio and $CO_2$ dilution ratio. The results show that CO emission was rapidly increased as equivalence ratio approached the stoichiometry condition by reducing the amount of oxygen. As the $CO_2$ dilution increased, CO emission increased while NOx emission decreased due to reduced flame temperature. When the syngas-oxyfuel combustor is operated with 20~40% of $CO_2$ dilution ratio, the CO and NOx emission levels were kept below 50 ppm and 25 ppm, respectively, with a high concentration of $CO_2$ over 95 vol.% in exhaust gases.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.7-12
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• 2007

To reveal the newly found liftoff height behavior of hydrogen jet, we have experimentally studied the stabilization mechanism of turbulent, lifted jet flames in a non-premixed condition. The objectives of the present research are to report the phenomenon of a liftoff height decreasing as increasing fuel velocity, to analyse the flame structure and behavior of the lifted jet, and to explain the mechanisms of flame stability in hydrogen turbulent non-premixed jet flames. The velocity of hydrogen was varied from 100 to 300m/s and a coaxial air velocity was fixed at 16m/s with a coflow air less than 0.1m/s. For the simultaneous measurement of velocity field and reaction zone. PIV and OH PLIF technique was used with two Nd:Yag lasers and CCD cameras. As results, it has been found that the stabilization of lifted hydrogen diffusion flames is related with a turbulent intensity, which means that combustion occurs where the local flow velocity is valanced with the turbulent flame propagation velocity.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2006년도 추계학술대회 논문집
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• pp.135-140
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• 2006

The stabilization mechanism of turbulent, lifted jet flames in a non-premixed condition has been studied experimentally. The objectives are to explain the phenomenon of a liftoff height decreasing as increasing fuel velocity and to reveal the mechanisms of flame stability Hydrogen was varied from 100 to 300 m/s and a coaxial air was fixed at 16 m/s with a coflow air less than 0.1 m/s. The technique of PIV and OH PLIF was used simultaneously with CCD and ICCD cameras. It was found that the liftoff height of the jet decreased with an increased fuel jet exit velocity. The leading edge at the flame base was moving along the stoichiometric line. Finally we confirmed that the stabilization of lifted hydrogen diffusion flames is related with a turbulent intensity, which means combustion is occurred where the local flow velocity is equal to the turbulent flame propagation velocity.

• 한국추진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.28-35
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• 2018

전단 동축형 인젝터를 통해 분사된 기체메탄-기체산소 확산화염의 가연한계와 구조분석을 위해 인젝터 리세스와 추진제 공급유량에 따른 연소실험이 수행되었다. 연구 결과, 추진제 운동량 플럭스 비가 증가함에 따라 높은 산화제 레이놀즈 수 구간에서도 안정적인 부착화염이 관찰되었으며, 인젝터 리세스는 화염의 형태와 가연한계에 큰 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 자발광 기법을 통해 가시화된 부착화염은 추진제 분사조건이 변함에도 불구하고 항상 일정한 지점에서 최대 OH 라디칼 방사강도를 나타내었으며, 그 강도는 리세스에 의해 심하게 감소함을 확인하였다.

• 한국연소학회지
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• 제12권2호
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• pp.26-33
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• 2007

To reveal the newly found liftoff height behavior of hydrogen jet, we have experimentally studied the stabilization mechanism of turbulent, lifted jet flames in a non-premixed condition. The objectives of the present research are to report the phenomenon of a liftoff height decreasing as increasing fuel velocity, to analyse the flame structure and behavior of the lifted jet, and to explain the mechanisms of flame stability in hydrogen turbulent non-premixed jet flames. The velocity of hydrogen was varied from 100 to 300m/s and a coaxial air velocity was fixed at 16m/s with a coflow air less than 0.1m/s. For the simultaneous measurement of velocity field and reaction zone, PIV and OH PLIF technique was used with two Nd:Yag lasers and CCD cameras. As results, it has been found that the stabilization of lifted hydrogen diffusion flames is related with a turbulent intensity, which means that combustion occurs at the point where the local flow velocity is balanced with the turbulent flame propagation velocity.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1669-1678
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• 1990

본 연구에서는 다중선회연소기의 원리에 기초하여 연료와 산화제의 접촉면적 및 혼합속도를 증가시킴으로써 연소부하의 증대 및 연소효율의 향상효과를 얻을 수 있 는 새로운 연소방식을 개발하기 위한 시도로서 속도차가 있는 동축의 두 공기분류 사 이의 전단층에 기체연료를 분출시켜서 형성되는 난류확산 화염에 관하여 유동장의 성 상이 화염안정한계 및 화염구조에 미치는 영향을 조사하여 실용연소기의 유도장제어 및 고부하연소기설계를 위한 기초자료를 얻는데 목적이 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.285-291
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• 2012

비예혼합 화염의 안정성에 관한 종래의 연구는 연료노즐이나 퀄의 형상에 초점을 많은 맞추어 왔으나 화염안정화에 중요한 연료의 후퇴거리 및 공기노즐의 홀 형상에 대한 연구는 상대적으로 부족하여 이에 관한 연구가 절실한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 메탄 분류 후퇴거리 및 2 차 공기의 홀 형상에 따른 연소특성을 관찰하기 위해 동축 삼중관 형태의 버너를 설계하였다. 1 차 공기는 스월러를 통하여 분류하였고, 2 차 공기는 홀 형상 및 슬릿 형상의 각 노즐로부터 분류되었다. 본 연구에 사용된 실험실 스케일 버너로부터 2 차 공기의 유속은 화염의 형태에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 후퇴거리의 경우 공급관외경의 절반에 해당하는 거리로 설정했을 때 화염이 안정적으로 존재하고, 휘도는 더욱 높아짐을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권5호
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• pp.725-732
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• 2000

Laser induced incandescence (LII) method is frequently used to measure soot volume fraction in flames. In this study, experiments were performed to measure soot volume fraction in coaxial diffusion flame using LII method and calibrated with laser scattering/extinction method. The effects of laser intensity (>$1{\times}10^8W/cm^2$), laser wavelength (532nm, 1064nm) and detection wavelength (400nm, 600nm) on the LII signal were investigated. On the range of $4{\times}10^8{\sim}8{\times}10^8W/cm^2$ there were no effects of laser intensity on LII signal. Except these ranges, LII signal was increased with laser intensity. For the long gate width, the LII signals of the higher laser intensity (>${\vartheta}(GW/cm^2)$) cases had better correlation with soot volume fraction which were measured by laser extinction method compared with lower laser intensity cases. The errors of 2-dimensional cases at the calibration height were approximately 50% regardless of laser wavelength.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2386-2396
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• 1996

본 연구에서 수행한 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 및 연소 유동장에 대한 수치해석 결고를 요약하면 다음과 같다. 1) 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 유동을 수치해석한 경우 k-.epsilon. 난유모델은 큰지름비를 갖는 기하학적 특성 때문에 C $O_{2}$와 공기의 유량비에 따라 나타나는 세가지 유동구조를 정성적으로 잘 예측하였다. 2) 공기의 유량이 고정되고 C $O_{2}$의 유량이 증가하는 등은 유동의 경우, 후방정체점은 실험치보다 훨씬 과도하게 예측되고 있으나, C $O_{2}$의 유량증가와는 거의 무관하게 나타나는 실험결과를 그대로 반영하였다. 그리고 C $O_{2}$으 유량증가에 거의 선형적으로 비례하는 전방정체점의 위치와 급격히 감소하는 재순환유동영역으로 갈수록 정량적인 불일치가 커지게 됨을 볼 수 있으며 이는 연료제트의 속도척도가 상대적으로 커지면서 연료제트가 공기의 재순환유동을 간헐적으로 뚫고 나가며 나타나는 용접유동구조에 의한 비정상성 때문으로 사료된다. 3) C $O_{2}$의 유량이 고정되고 공기의 유량이 증가하는 등온유동의 경우, 전방정체점의 변화에 대한 실험과 수치해석 결과와 정량적인 일치를 보이고 있으나 후방정체점은 실험치에 비해 과대예측되었다. 공기의 평균유입속도가 증가함에 따라 전방정체점의 위치가 입구쪽으로 옮겨가는 경향을 나타내고 있으며 공기의 유량이 증가함에 따라 공기에 이한 재순환영역의 강도와 공기의 최대역류속도가 커지므로 상대적으로 C $O_{2}$ 제트가 재순환 유동장을 관통할 수 있는 거리가 즐어드는 현상을 잘 예측하였다. 4) k-.epsilon. 난류모델과 수정된 eddy-breakup 연소모델을 사용하여 bulff-body 연소기내의 연소유동을 수소에 의한 열팽창효과를 포함시킨 경우 유동장과 온도장이 약간 더 하류족으로 팽창되는 영향이 나타났으며 본 연구의 수치결과만을 놓고 볼 때 열팽창효과와 Arrhenius 화학반응률을 고려한 경우가 실험치에 다소 근접한 결과를 나타내었다. 5) 수치결과와 실험의 불일치는 등방성 가정에 근거를 두는 k-.epsilon.난류모델이 갖는 한계, 중간생성물을 무시한 일단계 비가역반응모델을 사용한 난류 연소모델의 한계, 밀도변화를 가지는 유동장에서 일정한 Schmisr 수 가정의 적용한계, 그리고 불확실한 입구경계조건에 기인한다. bluff-body 연소기내의 난류연소유동장에 대한 예측능력을 향상시키기 위해서 추후 연구에서는 더욱 발전된 물리모델인 ASM 난류모델과 RSM 난류모델 그리고 joint PDF 연소모델과 coherent flamelet 모델등을 이용한 수치모델의 개발을 체계적으로 수행할 예정이다.