• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권7호
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• pp.895-905
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• 2001

This paper presents vector fields, three dimensional mean velocities, turbulent intensities, turbulent kinetic energy and Reynolds shear stresses measured in the X-Y plane of the gas swirl burner with a cone type baffle plate by using an X-type hot-wire probe. This experiment is carried out at the flow rates of 350 and 450ℓ/min which are equivalent to the combustion air flow rate necessary to release 15,000 kcal/hr in a gas furnace. The results show that the maximum axial mean velocity component exists around the narrow slits situated radially on the edge of a burner. Therefore, there is some entrainment of ambient air in the outer region of a burner. The maximum values of turbulent intensities occur around the narrow slits and in front of a burner up to X/R=1.5. Moreover, the turbulent intensity components show a relatively large value in the inner region due to the flow diffusion and mixing processes between the inclined baffle plate and the swirl vane. Consequently, the combustion reaction is expected to occur actively near these regions.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권2호
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• pp.704-715
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• 2005

In this study, to investigate in-cylinder tumble or swirl intake flow of a gasoline engine, the flow characteristics were examined with opening control valve (OCV) and several swirl control valves (SCV) which intensify intake flow through steady flow experiment, and also turbulent characteristics of in-cylinder flow field were investigated by 2-frame cross-correlation particle image velocimetry (PIV) method. In the investigation of intake turbulent characteristics using PIV method, the different flow characteristics were showed according to OCV or SCV figures. The OCV or SCV installed engine had higher vorticity and turbulent kinetic energy than a baseline engine, especially around the wall and lower part of the cylinder. Above all, SCV B type was superior to the others. About energy dissipation and reynolds shear stress distribution, a baseline engine had larger loss than OCV or SCV installed one because flow impinged on the cylinder wall. It should be concluded, from what has been said above, as swirl component was added to existing tumble flow adequately, it was confirmed that turbulent intensity was enlarged, flow energy was conserved effectively through the experiment. In other words, there is a suggestion that flow characteristics as these affected to in-cylinder combustion positively.

• 한국분무공학회지
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• 제23권2호
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• pp.58-65
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• 2018

An analytic strategy to control the variable valve actuation applied to two intake valves (flow port intake valve and swirl port intake valve) was performed in this study. we considered the variation in phasing of intake valve profiles by using the Cam-in-Cam technology. The analytic model was implemented in the GT-Power simulation program and analyzed the result of regulated emissions such as, NOx and Soot, especially with IMEP characteristics. Namely, we meticulously investigated the sources of having effect on the amount of NOx and soot formation under the test conditions with retard timing of both flow port and swirl port intake valves for decreasing the opening duration by 35CAD. Also, we analyzed the effect of incylinder pressure and temperature with NOx variations and in-cylinder pressure and temperature on NOx variations and normalized turbulent intensity. Through this analysis, some useful results on the combustion and flow characteristics of the swirl port and flow port control of the intake valve were obtained by this study.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권4호
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• pp.447-457
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• 2003

An experiment in a turbulent non-premixed flat flame was carried out in order to investigate the effect of swirl number on the flow and combustion characteristics. First. stream lines and velocity distribution in the flow field were obtained using PIV method. In contrast with the axial flow without swirl, highly swirled air induced stream lines along the burner tile. and backward flow was caused by recirculation in the center zone of the flow field. In the combustion. the flame with swirled air also became flat and stable along the burner tile with increment of the swirl number. Flame structure by measuring OH and CH radicals intensity and by calculating Damkohler number(Da) and turbulence Reynolds number(Re$_{T}$) was examined. It appeared to be comprised in the wrinkled laminar-flame regime. Backward flow by recirculation of the burned gas decreased the flame temperature and emissions concentrations as NO and CO. Consequently, the stable flat flame with low NO concentration was achieved.d.

• 에너지공학
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• 제13권2호
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• pp.112-117
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• 2004

휘발성 유기물질은 도장공정, 염색, 건조공정 등 화학공정에서 발생하는 저발열량 가스이다 VOCs의 특징은 발열량이 150kcal/㎥ 이하이며 착화를 위한 활성화 에너지가 높고 발생 에너지가 낮다는 것이다. 따라서 연소 안정성은 낮아지고 처리공정은 고에너지 소비공정이 된다. Cyclone연소시스템은 연소기 내에 강한 선회 유동을 만들어서 에너지를 순환시켜 활성화에너지를 낮추어주고 열밀도가 높아 일반적인 swirl 연소 시스템에 비해 고온의 연소온도를 유지할 수 있으며 혼합성을 향상시킨다 본 논문에서는 휘발성 유기물질의 열산화를 위해 최적의 cyclone 연소시스템을 개발하는 것을 목적으로 수행되었으며 특별히 설계된 연소기에서 연소온도와 배가스 조성에 미치는 swirl number의 영향을 정립하였다.

• 태양에너지
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• 제13권1호
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• pp.22-30
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• 1993

본 연구(硏究)는 축대칭공기분류계(軸對稱空氣噴流界)에서 흐름방향(方向)에 수직(垂直)이 되도록 설치(設置)한 평판전열면상(平板傳熱面上)에서의 열전달(熱傳達)을 증진(增進)시키기 위해 공기분류(空氣噴流)에 선회(旋回)를 주었을때, 유동(流動)의 특성(特性) 및 전열면(傳熱面)에서의 전열증진효과(傳熱增進效果)와 이에 따른 난류강도(亂流强度)와 관계(關係), 그리고 선회(旋回)를 주었을때와 주지 않았을때와의 열전달율(熱傳達率)의 비교(比較)와 최적선회조건(最適旋回條件) 및 이에 대한 전열특성(傳熱特性)을 구명(究明)하기 위한 실험적(實驗的) 연구(硏究)이다. 본 실험(實驗)에서는 부가적(附加的)인 동력(動力)을 사용(使用)하지 않고 간편(簡便)하게 열전달(熱傳達)을 증진(增進)시키기 위한 방편(方便)의 하나로, 노즐출구(出口)에 Twisted Tape이 설치(設置)된 Pipe를 부착(附着)하여 공기분류(空氣噴流)에 선회(旋回)를 주었으며, Twisted Tape의 비틀림 각도(角度)에 따른 선회도(旋回逃)를 S=0., 0.056, 0.111, 0.167, 0.222로 하였다. 유속(流速)은 14, 20, 26, 32, 38, 44m/s의 조건(條件)으로, 전열면간거리(傳熱面間距離)(H/D)는 1에서 14까지 하였고, 열전달증진(熱傳達增進)을 일으키는 유동구조(流動構造)를 해석(解析)하기 위해 열선유속계(熱線流速計)를 사용(使用)하여 선회도(旋回度)에 따라 각점(各點)에서의 유속(流速) 및 난류강도(亂流强度)를 측정(測定)하였으며, 전열면(傳熱面)의 온도(溫度)를 측정(測定)하여 Nu를 구(求)하고 선회(旋回)를 주었을때와 주지 않았을때의 열전달증진효과(熱傳達增進效果)를 비교(比較)하였다. 또한 선회도(旋回度)에 따른 열전달(熱傳達)이 최대(最大)가 되는 최적거리(最適距離)를 제시(提示)하였으며 난류강도(亂流强度)와 열전달(熱傳達)과의 관계(關係)를 구명(究明)하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권6호
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• pp.814-822
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• 2012

선박용 SCR 시스템에서 유동 및 혼합특성을 개선하기 위해 상하유도 및 스월 형상의 혼합기가 고려되었다. 본 연구의 목적은 혼합기 구조에 따른 난류강도 및 균일지수(Uniformity Index)를 상세히 분석하여 SCR 성능을 개선하는 것이다. 그 결과, 촉매부 전단에서의 농도균일도는 혼합기를 사용하였을 경우 약 5% 개선됨을 알 수 있었다. 상하유도형 혼합기의 사용에 따라 주위에서 높은 RMS 수치 및 상대난류강도를 보이지만, 하류로 진행하면서 두 값은 감소하는 경향을 보였다. 스월형 혼합기의 경우 유동의 진행에 대해 RMS 수치와 상대난류강도의 감소가 비교적 적고 상대난류강도의 경우 상대적으로 균일한 분포를 보였다. 두 혼합기에서 발생하는 유동특성에 의해 혼합효과 및 혼합거리가 달랐음을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제26권3호
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• pp.211-220
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• 2020

본 연구는 80 kW급 단일버너 연소로에서 석탄 연소시 초저 NOx 버너 설계인자를 평가하기 위한 실험적 연구이다. 버너 설계 인자인 선회강도, 총 과잉 공기비, 버너 영역 과잉공기비, 1차/2차 산화제 비율, OFA 비율을 변경하여 총 81개 조건을 대상으로 실험을 수행 하였다. 실험 결과, 선회류가 약하면 연소로 출구에서 CO가 증가하고 연소로 내부 온도가 감소하는 것으로 나타났다. 그러나, 선회류가 강하면 NOx가 증가하기 때문에 적절한 선회류 강도를 결정하는 것은 NOx를 줄이는 데 중요한 요소이다. 1차/2차 산화제의 비율 또한 중요한 요소이며, 생성 된 NOx의 양은 산화제의 비율에 따라 달라진다. 2차 산화제의 비율이 증가하면 연소 초기에 NOx 방출량이 증가하고, 측정 된 배출구 NOx가 증가하게 된다. 그러나, 2차 산화제 비율이 감소하면 화염이 길어지고 CO가 증가한다. 본 연구에 사용 된 연소 시스템은 적절한 조건이 만족 될 때 O₂ 6%를 기준으로 최소 NOx가 82 ppm 생성되는 것으로 확인 되었다. 본 실험에서 대상으로 한 버너는 연소용 공기를 석탄을 이송하는 1차공기 외에 2차공기로 하나의 산화제 유동만 사용하는 방식으로서 추후 3차 및 4차공기로 분할하여 화염형태 및 반응을 세밀하게 제어할 경우 추가적인 NOx 감소가 가능할 것으로 예상된다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.60-69
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• 2013

마이크로 가스터빈용 하이브리드/이중 선회 제트 연소기의 형상 최적화에 대한 실험연구가 수행되었다. 고정된 열부하에서 pilot 버너의 위치 및 선회기 베인의 방향이 주요 변수로 검토되었다. 주요 결과로서, pilot 버너 및 연료 노즐의 위치변화는 버너 출구 근처의 최소 유동면적 및 재순환 유동패턴의 변화를 발생시키며, 이로 인하여 선회강도 및 화염형상이 큰 영향을 받게 된다. 선회기 베인 각도의 증가($30^{\circ}$에서 $45^{\circ}$)는 희박가연한계 근처에서 CO 배출량을 크게 저감시킨다. 추가로 정방향 선회형상이 역방향 선회형상에 비해 보다 낮은 CO 및 NOx 배출량을 갖게 됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권10호
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• pp.720-727
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• 2019

하이브리드 로켓 연소의 저주파수 연소불안정은 고체연료의 열적지연(Thermal Lag)과 경계층 유동 변화에 의한 열전달 진동의 공진에 의해 발생한다. 본 연구는 연료 표면 근처의 경계층 유동의 교란이 어떤 물리적 과정에 의해 발생하여 연소불안정으로 발달하는지를 실험적으로 확인하였다. 특히 산화제의 스월 분사는 연소 안정화에 매우 큰 기여를 하므로 스월 강도를 증가시키며 경계층의 변화와 연소불안정의 발생과정을 연구하였다. 경계층 섭동을 확인하기 위하여 연소 유동장을 가시화하였고 이미지에 대한 POD(Proper Orthogonal Decomposition) 분석을 시도하였다. 스월 강도가 증가할수록 500Hz 대역 고주파수 p', q'의 결합이 약해지며 열적지연과 유사한 주파수 특성을 갖는 Rayleigh Index의 섭동 발생도 약해져 경계층 진동의 발생이 점차 감소하는 것을 관찰하였다. 따라서 고주파수 p', q'의 주기적인 결합에 의한 축 방향 경계층 진동이 나타나면 열적지연 주파수와 공진에 의한 연소불안정이 발생함을 확인하였다.