• 대한기계학회논문집B
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• 제34권9호
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• pp.859-866
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• 2010

대향류 확산화염에서 확산-전도 불안정성에 의한 맥동불안정성의 비선형 거동을 수치 해석적으로 연구하였다. Lewis 수를 1보다 충분히 크게 두고 일차원 준정상상태의 화염의 해로부터 Damkohler 수를 섭동시켜 시간에 따른 화염의 전개를 계산하였다. 맥동 불안정성에 의한 비선형 화염전개는 세 가지 다른 형태, 즉 교란이 점점 감소되는 경우, 교란이 증폭되어 안정된 주기적 진동이 일어나는 경우, 그리고 교란이 계속 증폭되어 화염이 소염되는 경우 등으로 나타났다. 스트레치를 받지 않는 화염의 결과와 달리 대향류 유동장의 화염에서는 안정된 한계순환 맥동 불안정이 존재하였다. 세 가지 다른 형태의 화염 전개를 보이는 임계 Damkohler 수를 계산하여 동적 소염이 일어나는 영역을 표시하였고, 이는 층류소화염의 국소소염 계산에 이용될 수 있다. 불안정성이 나타나는 갈래질의 구조는 초임계 및 임계이하 Hopf 갈래질로 나타났다. 특정한 Damkohler 수의 영역에서 안정된 한계 순환 갈래질이 나타났으며, 화염온도가 증가함에 따라 영역이 축소되어 안정된 한계순환이 일어나는 영역은 사라지고 불안정한 한계순환 갈래질이 나타났다. 안정된 한계순환 영역이 확장되는 영역이 존재하며, 이는 단순한 한계순환 불안정성이 주기배증에 의한 Rossler 갈래질이 나타나면서 한계 영역이 확장되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.210-216
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• 1984

본 연구에서는 이러한 화염의 구조를 자세히 파악하기 위하여, 화염의 온도분 포 및 가스농도분포 등을 비교적 정밀하게 측정하고 Shadow graph 등을 통하여, 선회 화염의 거시적인 구조적 특성을 알아보고 일산화질소, 탄화수소 및 일산화탄소 등의 생성특성을 규명함으로서 실제 버어너에서의 기하학적 변형에 따른 화염구조의 예측과 수치해석을 위한 기본 데이타를 얻고, 공해물질발생과 화염구조와의 상관관계를 제시 하는데 그 목적이 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3370-3375
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• 2014

MILD(Moderate and Intense Low Oxygen Dilution) 연소는 열효율 향상과 유해배출가스 저감의 상반된 관계를 해결하기 위한 하나의 각광받는 기술이다. 연소가스의 재순환을 이용하여 고온 연소시에 질소산화물을 낮게 유지함과 동시에 연소로 내부온도를 균일화함으로써 열효율을 향상시킬 수 있는 기술이다. 본 연구는 실험실 규모의 노에서 원추형 MILD 연소기의 연소특성을 나타내고 있다. 연구의 조건은 공기의 유량은 일정하게 하면서 가스 연료 유량을 변화시켜 당량비를 변화시켰다. 이 결과 노 내에서 MILD 연소영역이 잘 구현되었고, 당량비 0.69~0.83의 범위에 걸쳐서 노(爐)내에서의 온도와 배출가스의 농도가 각각 예측되었다. 이 당량비 구간에서 최고화염온도 영역과 주 반응영역에서의 온도차가 약 $300^{\circ}C$의 안정적인 화염 영역의 존재를 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.50-56
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• 2013

대향류 비예혼합 연료-공기 유동장에서 고온연료의 점화특성과 형성된 화염의 소화특성에 미치는 복사효과에 대해 수치계산을 통해 검토하였다. 화학반응의 계산을 위해 GRI-v3.0의 상세화학반응기구를 사용하였으며, 단열계산과 광학적으로 얇은 복사모델을 적용하여 계산을 수행하였다. 대향류 유동장의 점화와 소화점을 정확히 찾기 위하여 화염제어 연속계산법을 적용하였다. 결과를 통해 스트레인율 변화에 대해 최고 온도보다는 최고 H 라디칼 농도가 점화와 소화거동을 이해하는데 더 적합하다는 것을 확인하였다. 최고 H 라디칼 농도변화 거동을 통해 기존에 알려진 S-곡선, C-곡선 및 O-곡선 등을 확인하였다. 복사열손실 분율($f_r$)과 공간에 대해 적분된 열발생률(IHRR)을 통해 $f_r$이 가장 큰 점에서 복사효과에 의한 소화가 발생하였으며, 화염신장 소화점에서는 IHRR이 가장 높지만 화염에서의 전도에 의한 열손실로 인해 소화가 되는 것을 확인하였다. 복사는 화염신장 소화점에는 거의 영향이 없지만 복사 소화점과 점화점에는 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 또한 연료의 온도가 높아질수록 복사에 의한 소화점의 스트레인율과 화염신장에 의한 스트레인율 사이의 영역이 넓어지게 되어 화염 안정성이 향상되고 있음을 알 수 있었다.

• 한국분무공학회지
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• 제7권3호
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• pp.12-17
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• 2002

In this paper, spray and combustion characteristics of a liquid-fueled ramjet engine were experimentally investigated. The spray penetrations were measured to clarify the spray characteristics of a liguid jet injected transversely into the subsonic vitiated airstream, which is maintained a high velocity and temperature. The spray penetrations are increased with decreasing airstream velocity, increasing airstream temperature, and increasing air-fuel momentum ratio. To compensate our results of penetrations, the new experimental equation were modified from Inamura's equation. In the case of insufficient penetration, the combustion phenomenon in ram-combustor were unstable. Therefore, the temperature distribution was slanted to the low wall of the ram-combustor. These trends gradually disappeared as the length and air temperature of the combustor became longer. Combustion efficiency increased when the length of the combustor was long and the air temperature was high. Especially, stable flame region is enlarged when the length of the combustor was long and the air temperature was high. Type Abstract here. Type Abstract here.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.577-587
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• 2016

순산소 마일드 연소는 공기를 사용하는 연소에 비하여 열효율 및 연소안정성이 높고 배기가스 배출량이 낮아 유망한 연소기술 중 하나로 알려져 있지만 마일드 화염의 형성에는 아직까지 많은 어려움이 있는 실정이다. 본 논문에서는 순산소 마일드 형성을 위하여 연소기 형상 및 운전조건 변화가 순산소 마일드 연소에 미치는 영향을 3차원 수치해석을 적용하여 분석하였다. 수치해석 결과 마일드 연소화염의 특징인 고온영역과 평균온도를 감소시키는 데 있어서 산화제유속 증가가 보다 효과적임을 확인하였다. 또한 외부 예열이 없는 조건에서도 최적화된 산소-연료 공급조건에서 순산소 마일드 연소화염의 형성 가능성을 확인하였고 안정적인 순산소 마일드 연소는 당량비 0.90, 연료유속 10 m/s, 산소유속 200 m/s, 노즐간 거리 33.5 mm 조건에서 보다 안정적으로 형성됨을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.3282-3287
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• 2007

Lean combustion is one of the most promising method for increasing engine efficiency and reducing the exhaust emission from SI gas engines. Due to the possibility of partial burn and misfire, however, under lean burn operation, stable flame kernel formation and fast burn rate are needed to guarantee a successful subsequent combustion. Experiment data were obtained on a single-cylinder CNG fueled SI engine to investigate the effect of direct injection, spark timing and variation of injection timing. Experimental results show that lean burn limit is ${\lambda}$=1.3 with port injection, and expansion of lean burn limit ${\lambda}$=1.4 with direct injection method, due to increase of turbulence intensity in cylinder and stratified charge. Combustion duration in lean region is improved by using the variation of injection timing.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.249-251
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• 2014

Synthesis gas such as hydrogen and carbon monoxide was produced from $CH_4//oxygen$ mixture using two-section porous media combustor. Heat recirculation through the inner foam structure could extend the flow velocity of stable region over the laminar burning velocity. $H_2/CO$ ratio and module M from concentration of flue gas measured by Gas Chromatography was similar to those calculated by equilibrium. But it was made sure that the heat loss effect becomes more influential than heat recirculation effect as the mixture gets richer. To generate synthesis gas appropriate for methanol production, insulated pressurized porous media combustor will be designed and built in the future.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1998년도 제17회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.9-21
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• 1998

The optimization of frontal device including fuel nozzle and swirler is required to secure the mixing of fuel and air, and the combustion stability in the gas turbine combustor design for the reduction of pollutant emissions and the increase of combustion efficiency. The effects of injection nozzle and swirler on the flow field, spray characteristics and consequently the combustion stability, were experimentally investigated by measuring the velocity field, droplet sizes of fuel spray, lean combustion limit and the temperature field in the main combustion region. The effect of fuel injection nozzle was tested by adopting three different nozzles; a dual orifice fuel nozzle, a hollow cone nozzle and a solid cone nozzle. These tests were combined with the three different swirler geometries; a dual-stage swirler with 40$^{\circ}$ /-4 5$^{\circ}$ vanes and two single-stage swirlers with 40$^{\circ}$ vane angle having 12 and 16vanes, respectively. Flow fields and spray characteristics were measured with APV(Adaptive Phase Doppler Velocimetry) under atmospheric condition using kerosine fuel. Temperatures were measured by Pt-PtI3%Rh, R-type thermocouple which was 0.2mm thick. It was found that the dual swirler resulted in the biggest recirculation zone with the highest reverse flow velocity at the central region, which lead the most stable combustion. The various combustion characteristics were observed as a function of the combination between the injector and swirler, that gave a tip for the better design of gas turbine combustor.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제8권2호
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• pp.137-147
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• 2007

Homogenous Charge Compression Ignition (HCCI) combustion systems can be broadly divided for the process applied to 4-stroke and 2-stroke engines. The former process is often referred to as simply HCCI combustion and the latter process as Active Thermo-Atmosphere Combustion (ATAC). The region of stable engine operation tends to differ greatly between the two processes. In this study, it was shown that the HCCI combustion process of a 4-stroke engine, characterized by the occurrence of autoignition under a high compression ratio, a lean mixture and wide open throttle operation, could be simulated by operating a 2-stroke engine at a higher compression ratio. On that basis, a comparison was made of the combustion characteristics of high-compression-ratio HCCI combustion and ATAC, characterized as autoignited combustion in the presence of a large quantity of residual gas at a low compression ratio and part throttle. The results showed that one major difference between these two combustion processes was their different degrees of susceptibility to the occurrence of cool flame reactions. Compared with high-compression-ratio HCCI combustion, the ignition timing of ATAC tended not to change in relation to different fuel octane numbers. Furthermore, when internal EGR was applied to high-compression-ratio HCCI combustion, it resulted in combustion characteristics resembling ATAC. Specifically, as the internal EGR rate was increased, the ignition timing showed less change in relation to changes in the octane number and the region of stable engine operation also approached that of ATAC.