Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.18
no.1
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pp.81-91
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1994
Combustion noise involved with chemical heat release and turbulent process in turbopropulsion systems, gasturbine, industrial furnaces and internal engines is indeed noisy. The experimental study reported in this paper is made to identify a dominant combustion noise in jet flames. Gaseous propane and kerosene fuel have been used with air as the oxidizer in a different jet combustion systems. Combustion and aerodynamic noise are studied through far field sound pressure measurements in an anechoic chamber. And also mean temperature and velocities and turbulent intensities of both isothermal and reacting flow fields were measured. It is shown that axial mean velocity of reacting flow fields is higher about 1 to 3m/sec than that of cold flow in a gaseous combustor. As the gaseous fuel flow rate increases, the acoustic power increases. But the sound pressure level for the spray flame decreases with increasing equivalence ratio. The influence of temperature in the combustion fields due to chemical heat release has been observed to be a dominant noise source in the spray flame. The spectra of combustion noise in gaseous propane and kerosene jet flame show a predominantly low frequency and a broadband nature as compared with the noise characteristics in an isothermal air jet.
Bae, Chang Han;Kang, Yun Hyeong;Ahn, Hyun Jong;Kim, Jeong Soo
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.26
no.1
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pp.60-67
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2022
A study was conducted to analyze the behavioral change of the kerosene flame ultrasonically-atomized under an ultrasonic standing-wave. Combustion region was visualized through DSLR, ICCD camera and the Schlieren photography with high-speed camera. The fuel consumption was measured by a precise scale. As a result, in the case of ultrasonic standing-wave excitation, it was observed that the intensity of OH radical(OH*) was enhanced and optimal combustion condition was formed around the upper edge of the standing-wave field.
Characteristics of turbulent lifted flames in coflow jets with the varying initial temperature have recently been investigated about only propane case diluted by nitrogen. The investigation has firstly improved a premixed flame model and a large scale mixing model among competing theories on the stabilization mechanism of turbulent flame to be suitable for a high temperature condition. In this research, about methane with good availability to apply for a practical combustor as clean fuel, its characteristics of turbulent nonpremixed flame have been studied experimentally. The results have shown an effectiveness of the premixed flame model and the large scale mixing model considered initial temperature variation. Additionally, considering the axial distance where the mean fuel concentration falls below the stoichiometric level along the center line of the jet according to diluting nitrogen, the premixed flame model have more accurately been improved.
This paper presents both experimental and numerical investigation of the combustion characteristics of stretched premixed lift-off flames using synthetic gas($H_2$/CO) in an impinging burner. We used "Spin code" for numerical analysis. An ICCD camera was employed to measure flame location and flame thickness. The impinging surface temperature was affected by local strain rate K, equivalence ratio, and composition ratio of fuel. In spite of the difference of boundary conditions in experimental and numerical results, the tendencies of surface temperatures were agreed. From result of this work, we also found that flame location and flame thickness directly related to surface temperature are greatly affected by local strain rate K.
Stabilization mechanism of lifted flame in the near field of coflow jets has been investigated experimentally and numerically for methane fuel diluted with nitrogen. Lifted flames were observed only in the near field of coflow jets until blowout occurred in the normal gravity condition. To elucidate the stabilization mechanism for the stationary lifted flames in the near field of coflow jets for the diluted methane having the Schmidt number smaller than unity, the behaviors of the stationary lifted flame in microgravity and unsteady propagation phenomena were investigated numerically at various conditions of jet velocity. It has been founded that the buoyancy plays an important role for flame stabilization of lifted flame in normal gravity and the stabilization mechanism is due to the significant variation of the propagation speed of lifted flame edge compared to the local flow velocity at the edge.
The effects of external excitation with various frequencies and amplitudes on the flame behavior and pollution emission characteristics from a laminar jet flame are experimentally investigated. Measurements of $NO_{x}$ emission indices($EINO_{x}$), performed in unconformed and vertical lifted flame at resonance frequency by strong excitation, have been conducted experimentally. It was also conducted to investigate the effects of excited frequency on $NO_{x}$ emissions with a various frequency ranged 0Hz to 2kHz. From the vertical lifted flame like turbulent of the excited jet with resonance frequency was shown that the dependence of $NO_{x}$ emission could be categorized into three groups: Group 1 of intermediate flame length and relative narrow flame volume yielding low $NO_{x}$ emission, Group 2 of short flame length but large flame volume yielding high $NO_{x}$ emission and Group 3 of long flame length with low temperature contours yielding high $NO_{x}$ emission.
An experimental study on double-concentric diffusion flame has been carried out in order to investigate the shape, the flame length, and the other characteristics of the flame. Flow visualization of the flame by the $TiO_2$ particles and also the emission measurements are conducted. The commercial grade LP gases are used as fuel. The inverse diffusion flames are formed at the center when the central air flow rate is about 0.1 L/min. With a larger flow rate of the central air jet than 0.2 L/min the flame turns to be an annular-shaped flame, which is very bright. When the central air flow rate increases over 2.4 L/min, the flame turns to blue and the flame tips are opened because of the lifting of the inner part of the flame. Because of this lifting and the incomplete combustion, the CO emission increases abruptly from 25 ppm to more than 150 ppm. On the contrary, the NOx emission is decreased.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.9
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pp.1172-1177
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1999
Comparisons of measured turbulence properties in the unburned gas region of turbulent premixed flame stabilized by pilot flame, in cases of combusting and non-combusting flow conditions, are presented. Methane-air premixed jet at fuel equivalence ratio of 0.6 and 1.0 and Reynolds number of 7,000 was diagnosed using two-color laser velocimeter to obtain turbulence statistics. Same set of measurements was repeated at 21 locations within the unburned gas region of both combusting and non-combusting conditions. Velocity data were analyzed to evaluate the spatial distribution of turbulence properties including Reynolds stress, probability densities, joint probability densities and auto correlations. Contrary to assumptions of current theoretical models, significant influence of flame was observed in every property that was studied in the present investigation. The effective viscosity increased ten-fold when flame was on from cold flow values. The effect of mixing on joint probability as well as in turbulence intensity was suppressed by the flame. The measurements suggest that common assumptions of premixed flame model may result in sizable error in prediction of flame length and temperature distribution in near-field.
A study has been conducted numerically to investigate the lifted flat syngas flame structure of impinging jet flame configuration with the global strain rates in 10% hydrogen content. In this study, the effects of strain rate were major parameters on chemistry kinetics and flame structure at stagnation point. The numerical results were calculated by SPIN application of the CHEMKIN package. The strain rates were adjusted with Reynolds numbers of premixed syngas-air mixture. Different flame shapes were observed with different strain rates. As strain rate has increased, the flame temperature and axial velocity have been decreased due to the flame heat loss increment, and the OH radical reaction zones become narrower but each mole fractions are still constant. Also, the reversion of $H_2O$ product near stagnation point has been found out when strain rate has increased. This phenomenon is attributed to the rapid production of oxidizing radical reaction such as the R12 ($H+O_2(+M)=HO_2(+M)$), which makes the R18 ($HO_2+OH=O_2+H_2O$) reaction increment.
Relief systems can improve the process safety because it has the function for the prevention of overpressure. Flare stacks is necessary to avoid explosion, radiation, or toxicity by waste-gas emitted from relief system. Safe combustion is one of the important factors to improve safety and the quantity and velocity emitted is ruled in the API code 521. Due to the pressure of released gas and mass flow, a flame from flare stack is similar to jet fire. In this study, we have investigated the effect of flame form on complete combustion and heat emission. API code was similar to jet fire model in flame length, the flame had an effect on the ground.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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