• 대한기계학회논문집B
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• 제28권12호
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• pp.1557-1566
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• 2004

A flame extinction phenomenon is a typical unsteady process in combustion. Flame extinction is characterized by various physical phenomena, such as convection, diffusion, and the production of heat and mass. Flame extinction can be achieved by either increasing the strain rate or curvature, by diluting an inert gas or inhibitor, or by increasing the thermal or radiant energy loss. Though the extinction is an inherently transient process, steady and quasi-steady approaches have been used as useful tools for understanding the flame extinction phenomenon. Recently, unsteady characteristics of flames have been studied by many researchers, and various attempts have been made to understand unsteady flame behavior, by using various extinction processes. Representative parameters for describing flame, such as flame temperature, important species related to reactions, and chemi-luminescence of the flame have been used as criterions of flame extinction. In these works, verification of each parameter and establishing the proper criterions of the extinction has been very important. In this study, a time-dependent flame temperature and an OH radical concentration were measured using optical methods, and the instantaneous change of the flame luminosity was also measured using a high-speed ICCD (HICCD) camera. We compare the unsteady extinction points obtained by three different methods, and we discuss transient characteristics of maximum flame temperature and OH radical distribution near the extinction limit.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권7호
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• pp.79-88
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• 2006

본 논문에서는 대와동모사를 이용하여 모형 가스터빈 연소기에서 난류 예혼합연소의 선회 유동구조와 화염특성이 검토되었다. 비정상 화염 거동을 모사하기 위하여 G-방정식 화염편 모델이 적용되었다. 결과로서, 입구 선회수 증가에 따른 코너 및 중앙 재순환 유동이 뚜렷한 차이를 보이며, 화염의 길이도 점차 감소됨을 확인 할 수 있었다. 또한 강선회 조건에서 역화현상의 원인이 확인되었다. 정확한 비정상 화염거동의 모사를 위하여, 연소실 내 음향파 거동의 예측성능이 우선적으로 검토되었으며, 스텝 모서리 근처에서 생성된 와동이 화염면 변동에 가장 큰 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 마지막으로 비정상 화염-와동 상호작용에 대한 해석을 통해 선회와 음향파의 전개로부터 생성된 와동의 진동이 화염면 및 열발생의 변동과 밀접하게 관련되어짐을 체계적으로 규명하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제7권3호
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• pp.1-7
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• 2003

본 연구에서는 열적 삭마에 의한 노즐목 면적 증가량을 알아내기 위해 KSR-III로켓의 주엔진인 KL-3 엔진의 노즐목의 형상을 측정하고자 시도하였으며, 기존에 사용하던 3차원 변위 측정기를 이용한 방식의 접근이 곤란함에 따라 영상처리 기법을 도입한 측정 방식을 고안하여 사용하였다. 영상 기반 노즐목 형상 측정 장치는 만족스런 결과를 보였다. 시험결과 분석을 통해서는 삭마의 형상은 분무 형상에 의해 결정된다는 것과, 삭마의 진행이 3개의 구간으로 나누어 설명할 수 있음을 밝혔는데, 노즐목이 원형을 그대로 유지하며 삭마진행이 미미한 구간, 원형에서 벗어나 요철형상이 발달하면서 삭마진행이 가속되는 구간, 요철형상이 이미 정착되어서 요철의 깊이만 증가하되 삭마량은 미미한 구간이다. 또한 60초 연소 후 노즐목 면적 증가율은 +5.82% 정도로 만족할 만한 수준으로 판단한다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.1-9
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• 2013

노즐 목 및 출구 면적이 동시에 조절되는 축소-확대 형상의 가변노즐을 수치해석적으로 연구하였다. 최적 팽창 및 후기 연소기 구동시의 최적 노즐 형상 구현을 위해 가변 노즐이 요구된다. 후기연소기 작동유무와 노즐 플랩 위치에 따른 각 조건에 대한 정상상태 계산 및 이동격자 기법을 적용한 과도해석을 수행하였다. 노즐 가변에 의해 내부 유동장의 변화가 유발되었고, 추력이 주기적으로 변화하였다. 탈설계점에서 과대팽창으로 인해 노즐 출구 끝단에서 유동 박리 현상이 발생하였으며, 과소팽창에 의해 충격파가 발생하였다. 이러한 현상은 가변 노즐의 제어를 통해 해결할 수 있다.

• 설비공학논문집
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• 제19권3호
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• pp.235-244
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• 2007

In the case of the fire outburst within a partitioned space, it can disappear inside it through smoldering process if the fire cannot obtain sufficient imflammability. On the contrary, if it obtains it, the fire is not restricted within the room, spreading to the higher levels beyond outside windows and the compartment room. The method to prevent the fire spread through windows is considered to build a balcony or equip with sprinkler facilities. This case study is to identify which effects and controlibility a balcony brings about on the spread of fire through a full scale model experiment. In order to understand the effects of fire spread on the upper levels of the room on fire by changing the length of balcony, the temperature was measured, radiant heat was investigated, and products of combustion were analyzed. The result showed that when fire occured, longer length of the balcony, which linked to the outside wall of the apartments, led to the blocking of the fire spread, lower level of radiant heat, and significantly less transfer of toxic gases, and the driving force of the outburst of flame was identified as the attractive force due to the turbulence of uncombusted gases, which exist on the upper level of the outbursting flame.

• 한국추진공학회지
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• 제11권5호
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• pp.60-71
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• 2007

액체로켓 엔진의 시동은 연소기와 가스발생기의 안정적인 점화는 물론 시동에 소요되는 시간을 단축하여 추력 발생과 상관없는 추진제 소모량을 줄이는 방향으로 전개되어야 한다. 특히 엔진시스템의 시동 순서나 규격을 모두 시험적으로 개발하는 데는 한계가 있으며, 안전상의 이유로 시험 조건이나 시동 cyclogram에 대한 해석적인 분석이 선행될 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 가스발생기 사이클 액체로켓 엔진의 수학적 모델을 상용 1차원 유체시스템 해석 프로그램인 Flowmaster를 기반으로 개발하였으며, 이를 이용하여 안정된 엔진 시동을 위한 파이로시동기 규격이나 연소기 및 가스발생기 종단밸브의 열림시간 등을 구하는 방법론을 제시하였다. 아울러 해석 결과로 구한 시동특성을 해외 엔진의 시동 해석 결과와 정성적인 비교를 수행하여 비교적 잘 일치함을 파악하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권5호
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• pp.7-12
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• 2015

현재까지 수소는 주로 천연가스의 연료 개질에 의해 발생된 합성가스를 이용해 생산된다. 합성가스 내의 수소 수율을 높이기 위해선 추가적인 공정이 필요하다. 하지만, 수소의 수율 향상을 위한 공정에는 별도의 에너지원과 경제적 비용이 수반된다. 그러므로 보다 효율적으로 합성가스를 활용하기 위해 그 자체로 혼합물로 이용하는 방법에 관한 관련 연구들이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 30kW급 발전용 스파크 점화 가스엔진에서 메탄/합성가스 혼합물이 엔진의 주요 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 메탄/합성가스 혼합물에 의해서 최대 실린더 내부 압력과 그 때의 크랭크 각도와 같은 엔진 내 연소 현상은 개선되는 것으로 나타났다. 이를 통해 메탄-합성가스 혼합물의 연료 전환 효율은 메탄-수소 혼합물의 약 98% 수준으로 향상시킬 수 있고 질소산화물 배출량은 메탄-수소 혼합물의 약 12%만큼 감소시킬 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권5호
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• pp.405-412
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• 2006

In order to realize a stably propagating flame in a narrow channel, flame instabilities resulting from flame-wall interaction should be avoided. In particular flame quenching is a significant issue in micro combustion devices; quenching is caused either by excessive heat loss or by active radical adsorptions at the wall. In this paper, the relative significance of thermal and chemical effects on flame quenching is examined by means of quenching distance measurement. Emphasis is placed on the effects of surface defect density on flame quenching. To investigate chemical quenching phenomenon, thermally grown silicon oxide plates with well-defined defect distribution were prepared. ion implantation technique was used to control defect density, i.e. the number of oxygen vacancies. It has been found that when the surface temperature is under $300^{\circ}C$, the quenching distance is decreased on account of reduced heat loss; as the surface temperature is increased over $300^{\circ}C$, however, quenching distance is increased despite reduced heat loss effect. Such abberant behavior is caused by heterogeneous surface reactions between active radicals and surface defects. The higher defect density, the larger quenching distance. This result means that chemical quenching is governed by radical adsorption that can be parameterized by oxygen vacancy density on the surface.

• 한국추진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.42-53
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• 2009

가스터빈 엔진을 모사하기 위한 프로그램을 2차원 CFD 코드를 기반으로 개발 하였다. 압축기와 터빈은 k-$\omega$ SST 난류 모델의 2차원 NS(Navier Stokes) 코드를 이용하였고, 연소기는 lumped method 화학 평형 코드를 바탕으로 완전 혼합 상태에서 연소효율 100%로 가정된 케로신 공기 반응의 생성물 중 대표적인 10종류를 몰분율을 계산, 당량비에 따른 연소기 온도를 예측하였다. 압축기, 터빈에서 로터의 회전에 의한 비정상 유동 현상은 mixing-plane 기법을 이용한 경계면 처리로 그 효과를 나타내었고, 압축기는 연소기로 온도 압력을 주고, 연소기는 터빈으로 온도와 질유량을 전달하나 압력의 변화가 없는 것으로 가정하였다. 이를 바탕으로 아음속 조건에서의 압축기 입구 조건과 터빈 출구 조건, 회전수, 연소기의 당량비를 주는 것만으로 엔진의 성능이 계산 될 수 있는 통합 코드를 구성하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.22-31
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• 2018

본 연구에서는 연소실 경계조건 변화에 따른 핀틀 노즐의 동특성을 파악하기 위해 수치해석을 수행하였다. 핀틀의 움직임을 모사하기 위해 노즐과 핀틀의 영역을 분리하여 격자를 생성하고 중첩격자기법을 사용하였다. 연소실의 경계조건은 일정질량유량과 추진제 연소속도 조건을 적용하여 결과를 비교하였다. 일정질량유량조건은 입구에 유입되는 질량유량을 정량적으로 변화시켜 연소실의 압력과 추력 특성을 파악하였다. 추진제 연소속도 조건은 연소실 압력에 의한 연소속도 식을 고려하였다. 추진제 연소속도 조건은 일정질량유량조건과는 다른 비선형적 유량변화를 나타내며, 작은 유량으로도 큰 연소실 압력변화를 가져온다.