• 한국분무공학회지
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• 제29권1호
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• pp.38-44
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• 2024

This study investigates the flow characteristics of propane-air premixed flames on AC electric field using the Schlieren method. A voltage was applied to the ring electrode and the burner was grounded to form an electric field, and the applied voltage was fixed at 16 kV (V_pp). Results show that under the application of AC electric fields, flow around the flame oscillated only at frequencies below 50 Hz, and no oscillation was observed above this frequency range. Flame height oscillated with frequency in the range of 25 to 300 Hz, with frequency doubling observed in the range of 25 to 150 Hz. The flammability limit increased with frequency up to 250 Hz, but in the high-frequency range above 250 Hz, the flammability limit did not increased and converged.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.849-855
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• 2012

대향류 버너에서 질소로 희석시킨 메탄 연료의 확산화염에 대하여 AC 전기장을 인가하여 전압크기 및 주파수 변화에 의한 영향을 실험적으로 조사하였다. 그 결과, 임계주파수를 초과하는 AC 주파수 영역에서 안정한 확산화염이 나타났으며, 인가된 AC 전압크기의 증가에 따라 그 임계주파수는 증가하다가 약 35Hz 로 일정한 값을 보였다. 반면에, 임계주파수 미만의 AC 주파수 영역에서, 그 확산화염은 인가된 AC 주파수에 동기되어 진동하였다. 화염지역 내에 양이온들은 로렌츠 힘에 의하여 가속되고, 그 양이온과 중성자 간의 분자단위의 충돌에 의한 운동량의 전달에 의해 전체적인 유동장의 변화가 발생하는데, 이러한 이온풍의 효과에 의하여 화염의 진동 현상이 나타날 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.104-111
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• 2016

고속으로 흡입되는 공기를 산소원으로 이용하는 공기 흡입추진기관에서 해결해야 할 과제 중에 하나는 화염 안정화이다. 블라프보디와 같이 유동 감속장치를 설치하여 와류에 의한 재순환 영역을 만들어 주는 방법이 대표적인 방법이다. 최근에는 유동 벽면에 캐비티를 설치하여 화염을 안정화 시키는 것이 안정화 영역을 넓이는 효율적인 방안으로 대두되고 있는데, 캐비티에서의 유동 박리와 재접촉, 압력과 진동을 포함하여 길이와 깊이 비 등에 대한 영향 등이 조사 발표되고 있다. 그럼에도 불구하고 공기 흡입추진기관의 연구 개발과 함께, 선행 기술로서 캐비티를 이용한 화염 안정화에 대하여는 아직도 연구조사 되어야 할 과제가 많이 있다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권4호
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• pp.510-521
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• 2001

A nonlinear acoustic instability of subcritical liquid-oxygen droplet flames burning in gaseous hydrogen environment are investigated numerically. Emphases are focused on the effects of finite-rate kinetics by employing a detailed hydrogen-oxygen chemistry and of the phase change of liquid oxygen. Results show that if nonlinear harmonic pressure oscillations are imposed, larger flame responses occur during the period that the pressure passes its temporal minimum, at which point flames are closer to extinction condition. Consequently, the flame response function, normalized during one cycle of pressure oscillation, increases nonlinearly with the amplitude of pressure perturbation. This nonlinear response behavior can be explained as a possible mechanism to produce the threshold phenomena for acoustic instability, often observed during rocket-engine tests.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.11-20
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• 1999

Acoustic pressure response and NO formation of hydrogen-air diffusion flames at various pressures are numerically studied by employing counterflow diffusion flame as a model flame let in turbulent flames in combustion chambers. The numerical results show that extinction strain rate increases linearly with pressure and then decreases, and increases again at high pressures. Thus, flames are classified into three pressure regimes. Such non-monotonic behavior is caused by the change in chemical kinetic behavior as pressure rises. Acoustic pressure response in each regime is investigated based on the Rayleigh criterion. At low pressures, pressure-rise causes the increase in flame temperature and chain branching/recombination reaction rates, resulting in increased heat release. Therefore, amplification in pressure oscillation is predicted. Similar phenomena are predicted at high pressures. At moderate pressures, weak amplification is predicted. Emission index of NO shows similar behaviors as to the peak-temperature variation with pressure.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2004년도 제28회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.27-33
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• 2004

The Noise generation mechanisms of propane laminar premixed flames on a slot burner have been studied experimentally. The sound levels and frequencies were measured for various mixture flow rates (velocities) and equivalence ratios. The primary frequency of self-induced noise increases with the mean velocity of mixture as $f{\;}{\propto}{\;}U_f^{1.144}$ and the measured noise level increases with the mixture flow rate and equivalence ratio as $p{\;}{\propto}{\;}U_f^{1.7}$$F^{8.2}$. The nature of flame oscillation and the noise generation mechanisms are also investigated using a high speed CCD camera and a DSRL camera. The repetition of sudden extinction at the tip of flame is evident and the repetition rates are identical to the primary frequencies obtained from the FFT analysis of sound pressure signals. CH chemiluminescence intensities of the oscillating flames were also measured by PMT with a 431 nm(10 FWHM) band pass filter and compared to the pressure signals.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.197-201
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• 2007

The reattachment characteristics of propane lifted flames in laminar coflow jets influenced by AC electric fields have been investigated experimentally in low AC frequency range. The reattachment velocity and height have been measured by varying the applied AC voltage and frequency. The results showed that the reattachment of lifted flame occurred at relatively higher jet velocity with AC electric fields, comparing to that without having AC electric fields. The effect of AC electric fields became more effective at higher voltage and lower frequency in the AC frequency range larger than 30 Hz. However, in the low frequency range below 30 Hz, the reattachment velocity decreased with decreasing frequency. Consequently, there existed a transition regime, for the frequency smaller than about 30 Hz. Also, when the AC voltage was applied to the fuel nozzle at very low frequency, the reattachment process exhibited an oscillatory behavior, synchronized with the applied AC frequency.

• 한국연소학회지
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• 제20권1호
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• pp.32-42
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• 2015

The combustion instability was experimentally investigated in model gas turbine combustor with dual swirl burner. When such instability occurs, a strong coupling between pressure oscillation and unsteady heat release excites a self-sustained acoustic wave which results in a loud sound, and can even cause fatal damage to the combustor and entire system. In present study, to understand the combustion instability with a premixed mixture, the detailed periods of pressure and heat release data in unstable flame mode were investigated by various measurement methods at relatively rich condition and lean condition near flammable limits. Also, to prepare the utilization of synthetic natural gas (SNG) fuel in gas turbine system, an investigation was conducted using a simulated SNG including methane as a reference fuel to examine the effects of $H_2$ content on flame stability. These results provide that the instability due to flash-back behaviour like CIVB phenomenon occurred at rich condition, while the repetition of relighting and extinction caused the oscillation of lean condition near flammable limit. From the analysis of $H_2$ content effects, it is also confirmed that the instability frequency is proportional to the laminar burning velocity at both rich and lean condition.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.197-202
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• 2010

자발 진동하는 층류 예혼합 분젠 화염을 관찰하기 위하여 분기관을 가진 연소기를 제작 하였다. 특히, 조건에 따른 화염 거동을 살펴봤으며, 화염 표면적과 열발생 변동의 관계에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서 사용된 당량비는 1.1 이고, 노즐 출구 평균 유속은 1.75 m/sec 이다. 연소 챔버와 분기관의 길이비(L.R.)는 연소기 내 압력 변동에 영향을 미치며, 결과적으로 화염 거동 특성이 달라짐을 관찰하였다. 또한, 간섭 필터의 유무에 따른 $OH^*$, $CH^*$, 그리고 화염 자발광은 정성적으로 유사한 거동을 나타냈으며, 자발 진동하는 층류 예혼합 분젠 화염의 화염 표면적 변동과 열발생 변동은 선형적인 관계를 가짐을 확인하였다.

• 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.