• 대한기계학회논문집
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• 제19권8호
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• pp.1989-1998
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• 1995

Characteristics of the flame propagation for normal and abnormal combustion in hydrogen premixture in a cylindrical constant-volume combustion chamber are studied numerically. A detailed hydrogen oxidation kinetic mechanism, mixture transport properties and a model describing spark ignition process are used. The calculated pressure-time history of the stable deflagration wave propagation agrees well with the experiment. The ignition of the premixture in the unburned gas, initiated by the hot spot, causes a transition from deflagration to detonation under some initial temperature and pressure. Under the initial conditions with high temperature and pressure, excessive ignition energy initiates a strong blast wave and a detonation wave that follows. The chemical reaction in the detonation wave is much more vigorous than that in the deflagration wave and the peak pressure in the detonation wave is much higher than the equilibrium value.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.263-267
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• 2011

본 연구는 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 굽은 관에서의 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였다. 굽은 관에서 여러 충격파 강도를 이용한 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 가속 현상을 확인하였으며 추가적으로 평균 화학적 열 발생률이 대략 20 MJ/($g{\cdot}s$)이 되는 지점에서 최초 폭굉이 발생한다는 것을 확인하였다. 즉, 우리는 복잡한 형상에 의한 효과를 포함하는 수치적 계산 결과를 기반으로 관에서의 강한 충격파, 충격파와 화염의 상호 작용, 열점, 연소폭발천이 현상 등의 발생을 확인하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제10권3호
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• pp.203-222
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• 2023

The detonation combustion is a supersonic combustion process follows on shock wave oscillations in detonation tube. In this paper numerical studies are carried out combined effect of blockage ratio and spacing of obstacle on detonation wave propagation of hydrogen-air mixture in pulse detonation combustor. The deflagration to detonation transition of stoichiometric (ϕ=1)fuel-air mixture in channel has been analyzed for effect of blockage ratio (BR)=0.39, 0.51, 0.59, 0.71 with spacing of 2D and 3D. The reactive Navier-Stokes equation is used to solve the detonation wave propagation mechanism in Ansys Fluent platform. The result shows that fully developed detonation wave initiation regime is observed near smaller vortex generator ratio of BR=0.39 inside the combustor. The turbulent rate of reaction has also a great significance role for shock wave structure. However, vortices of rapid detonation wave are appears near thin boundary layer of each obstacle. Finally, detonation combustor demonstrates the superiority of pressure gain combustor with turbulent rate of reaction of 0.6 kg mol/m3 -s inside the detonation tube with obstacle spacing of 12 cm, this blockage enhanced the turbulence intensity and propulsive thrust. The successful detonation wave propagation speed is achieved in shortest possible time of 0.031s with a significance magnitude of 2349 m/s, which is higher than Chapman-Jouguet (C-J) velocity of 1848 m/s. Furthermore, stronger propulsive thrust force of 36.82 N is generated in pulse time of 0.031s.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.369-374
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• 2010

본 연구에서는 가스 연료와 공기 혼합물 내 압력파에 의해 유도되는 화염 가속과 연소폭발천이 현상을 수치적 계산을 통하여 살펴본다. 실험에 기반을 둔 초기 조건 하에서 점성력, 열전단, 몰질량 확산, 그리고 화학 반응을 고려한 reactive compressible Navier-Stokes 방정식을 사용하여 계산을 수행하였다. 반복되는 압력파와 화염의 상호 작용에 의해 발생되는 화염의 Richtmyer-Meshkov (RM) 불안정성에 의해 증가된 화염면을 통하여 생기는 hot spot들에 의한 폭굉의 발생을 모델링하였다. 또한 압력파의 강도 변화에 따른 연소폭발천이 현상의 변화를 살펴보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.457-462
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• 2011

본 연구에서는 에틸렌-공기 혼합물에서의 충격파에 의해 유도되는 화염폭발천이현상을 수치적 계산을 통하여 살펴본다. 연구에 사용된 모델은 점성력, 열전단, 몰질량 확산, 그리고 화학 반응을 고려한 Navier-Stokes 방정식으로 관 내부 유동을 해석하였다. 반복되는 압력파와 화염의 상호 작용에 의해 발생되는 화염의 불안정성에 의해 화염면이 증가하게 되는데 이를 통해 화학 반응률의 증가와 더불어 연소열의 상승하게 된다. 이러한 과정들이 반복되면서 발생할 수 있는 연소폭발천이 현상을 벽면 온도 조건의 변화(단열조건과 일정한 온도 조건)에 따라 어떻게 변화 되는지를 모델링하였다.

• 대한수학회지
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• 제51권1호
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• pp.163-187
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• 2014

We present a multi-stage Roe-type numerical scheme for a model of two-phase flows arisen from the modeling of deflagration-to-detonation transition in granular materials. The first stage in the construction of the scheme computes the volume fraction at every time step. The second stage deals with the nonconservative terms in the governing equations which produces states on both side of the contact wave at each node. In the third stage, a Roe matrix for the two-phase is used to apply on the states obtained from the second stage. This scheme is shown to capture stationary waves and preserves the positivity of the volume fractions. Finally, we present numerical tests which all indicate that the proposed scheme can give very good approximations to the exact solution.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.315-324
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• 2012

본 연구는 가연성 기체로서 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 관에서 장애물과 굽은 관에 의한 지형적 효과에 따라 변화하는 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였으며 지형적 영향을 달리한 여러 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 지연 혹은 가속 현상을 확인하였다. 추가적으로 평균 화학적 에너지 발생률이 대략 20 MJ/($g{\bullet}s$)에서 폭굉으로 천이한다는 사실을 확인하였다. 그리고 동일 위치 열점 생성에도 불구하고 폭굉의 발생 시기가 반응물의 부재와 화염면 전방의 온도와 압력 차에 의해 지연될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공운항학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-10
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• 2007

When detonation is occurred, the working fluid is compressed itself, though there are no other devices that compress the fluid. As a result, an engine which uses detonation for a combustion process doesn't need moving parts so that the engine can be lighter than other engines ever exist, and such an engine is often referred to as a pulse detonation engine. Since using detonation has higher performance than using deflagration, many studies have been attempting to control and analyze the engines using detonation as combustion. The purpose of this study is to analyze the hybrid cycle which is consisted of Brayton and Pulse Detonation Engine cycle. At first, we set the theoretical basis of detonation analysis, and after that we consider two hybrid cycles; a turbojet hybrid cycle and a turbofan hybrid cycle. The more energy released, the higher detonation Mach number the detonation wave has. In general, a cycle which has a detonation process has higher performances but thermal efficiency of hybrid turbofan engine.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권11호
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• pp.957-964
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• 2010

본 연구에서는 친환경 연소로서 순산소 연소의 내제한 문제점에 대하여 논의하고 있다. 그 중 DDT의 발전에 의해 발생되는 강한 압력 충격파에 의한 구조물의 손상에 대한 내용을 다루고 있다. 이를 위하여 DDT에 대해 인식시키기 위하여 기본적인 개념과 더불어 이를 발전시키는 요인들에 대해서 논의해 보았다. 그리고 순산소 연소의 DDT 발생에 의한 압력파 생성과 더불어 이에 따른 구조물 손상을 설명하기 위하여 순산소 연소를 사용하는 친환경 용융로(미분탄과 순산소 연소를 사용한 용융로) 내부의 풍구 손상을 AUTODYN hydrocode를 이용하여 모델링하였다. 이를 통하여 순산소 연소에 내제된 위험성에 대하여 살펴보았다.

• 한국안전학회지
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• 제36권4호
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• pp.71-79
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• 2021

In this study, a real-scale fuel-cell room of volume 1.36 m³ is constructed to confirm the explosion characteristics of hydrogen-air mixture gas in a hydrogen-powered house. A volume concentration of 40% is applied in the fuel-cell room as the worst-case scenario to examine the most severe accident possible, and two types of doors (made of plastic sheet and wood) are fabricated to observe their effects on the overpressure and impulse. The peak overpressure and impulse based on distance from the ignition source are experimentally observed and assessed. The maximum and minimum overpressures with a plastic-sheet door are about 20 and 6.7 kPa and those with a wooden door are about 46 and 13 kPa at distances of 1 and 5 m from the ignition source, respectively. The ranges of impulses for distances of 1-5 m from the ignition source are about 82-28 Pa·s with a plastic-sheet door and 101-28 Pa·s with a wooden door. The amount of damage to people, buildings, and property due to the peak overpressure and impulse is presented to determine the safe distance; accordingly, the safe distance to prevent harm to humans is about 5 m based on the 'injuries' class, but the structural damage was not serious.