• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.325-333
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• 2012

원형 및 타원노즐의 내부유동과 외부유동의 상관관계를 알아보기 위해 실험적 연구가 수행되었다. 분사압력에 따라 유량, 분무각, 액적크기 등의 외부유동에 관해 관찰하였고, 노즐 내부유동의 유속 및 압력분포 등을 수치해석을 통해 정량적인 결과를 도출하였다. 외부유동의 경우, 동일한 압력조건하에서 타원형 노즐의 경우, 원형 노즐에서 나타나지 않는 표면분열의 분무특성을 관찰할 수 있었고, 수치해석을 통해 노즐 내부의 유동을 분석한 결과, 원형의 경우와는 달리 타원형 노즐의 단축에서 내부유동의 재부착이 노즐 벽면에서 발생되었다. 타원노즐 외부유동의 표면분열이 내부유동에 따른 결과라고 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권2호
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• pp.213-223
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• 1997

Premixed flame is better than diffusion flame to accomplish a high loading combustion. Since the turbulent characteristics of unburned mixture has a great influence on the flame structure, it is general that many researchers realize a high loading combustion with strengthening turbulent intensity of unburned mixture. Because turbulent premixed flame reacts efficiently on the condition of distributed reaction region, we made high turbulent premixed flame in the doubled impingement field. We investigated turbulent characteristics of unburned mixture with increasing shear force and visualized flames with direct and Schlieren photographs. And the combustion characteristics of flame was elucidated by instantaneous temperature measurement with a thermocouple, by ion currents with a micro electrostatic probe, by radical luminescence intensity and local equivalence ratio. Extremely strong turbulent of small scale is generated by impingement of mixture, and turbulent intensity of unburned mixture increased with the mean velocity. As a result of direct photographs, visible region of flame became longer due to increasing central direction flux. But as strengthed turbulent intensity, visible region of flame turned to shorter and reaction occurred efficiently. As strengthened turbulent intensity of mixture with increasing flux of central direction, maximum fluctuating temperature region moved to radial direction and fluctuation of temperature became lower. The reason is influx of central direction which caused flame zone to move toward radial direction, to maintain flame zone stable and to make flame scale smaller.

• 한국안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.20-25
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• 2012

The purpose of the study is to assess the extinguishing concentration of inert gases in engine nacelle fire. The experiment was performed with a two dimensional rectangular bluff body stabilized flames, where the fuel was ejected to counter flow and co-flow against an oxidizer stream. Two inert gases, $CO_2$ and $N_2$, were used for extinguishing agent in the oxidizer and methane was used for fuel. The main experimental parameters were the direction of injecting fuel, the kinds of agent and the velocity ratio between air and fuel streams, which controlled the mixing characteristic near bluff body and the strength of recirculation zone in the downstream. The result shows the flame structure and the mode were strongly dependent with fuel/air ratio and the fuel jet direction. For both flow configurations, the extinguishing concentration of $CO_2$ was smaller than the $N_2$ because of the large heat capacity of $CO_2$. However, the concentration of inert gasesat blowout was much smaller than those in the cup burner and coflow jet diffusion flames, which implies that the extinction mechanism of bluff body stabilized flames was mainly due to the aerodynamic aspect. Compared to co-flow fuel injection, the extinguishing concentration of inert gases under counter flow configuration was lower. The effect of direction might result from the mixing characteristic and strength of recirculation zonearound a bluff body. More details should be investigated for the characteristic of recirculation zone in the wake of bluff body using the LES(Large Eddy Simulation).

• 한국연소학회지
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• 제2권1호
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• pp.17-27
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• 1997

It is well known that NOx formation has a strong dependence on the maximum temperature and correspondingly with the maximum chamber pressure of a closed combustion system. However, in a case of impinging-jet-flame (IJF hereafter) combustion with opposed dual pre-chambers, low $NO_x$ formation with high pressure could be achieved, but its mechanism has not been clearly understood so far. In this study, a three-dimensional analysis is adopted to resolve time-variant local properties that might indicate the mechanism of IJF combustion. Numerical results are verified by comparing them with experiments. The IJF combustion in a vessel with no pre-chamber, with single pre-chamber, and with dual pre-chambers is studied. The orifice diameter and the volumetric ratio of pre-chamber are used as geometric parameters. The effects of main-chamber ignition delay time and combustion time of main-chamber, orifice exit velocity, orifice exit temperature, turbulent kinetic energy of main-chamber and spatial distribution of temperature in the latter stage of combustion are investigated. A longer main-chamber ignition delay and a shorter main-chamber combustion time suppress the formation of high temperature region with respect to mean temperature, which consequently results in less NO production.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권2호
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• pp.160-168
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• 2010

공명 주파수의 음파로 가진된 비예혼합 분류화염에서 가진 강도에 대한 영향을 실험적으로 조사하였다. 이를 위해 Mie 산란광 단면법, PLIF, PIV 등 광학적 가시화 방법이 사용되었다. 가진된 분류화염의 부상경로는 연료유량 및 가진 강도에 따라 크게 세 가지 영역으로 구분되는데, 비교적 큰 가진 강도에서 부상될 때 화염기저가 마치 난류화염처럼 부상되는 영역I과 작은 가진 강도에서 쉽게 부상되는 영역II 그리고 이 두 영역들 사이에서 부상된 화염기저가 부분 예혼합의 분젠화염과 같은 형태로 과도기적 영역이 존재함을 알았다. 본 연구에서는 영역I과 II로 구분되는 부상경로 차이에 대한 이해를 높이고자 가진 위상에 따른 노즐과 화염기저간의 유동 혼합과 속도 분포 특성을 아세톤 PLIF와 PIV 시스템을 사용하여 조사하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.373-380
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• 2004

본 연구에서는 도로터널 환기시설 설계기준에 의한 소요환기량 산정 시 오염물질의 기준배출량을 환경부 고시기준에 대해 산정하여 차종별, 속도별로 산정된 기준배출량을 모델터널에 적용하여 시뮬레이션 한 결과 기존의 배출량 기준 적용에 대해 소요환기량은 약 49%로 감소되었다. 또한 터널 내 유동손실로서 작용하는 변수 중 터널마찰계수와 입구저항계수 및 등가저항면적을 통계적 분석기법을 이용하여 이들 계수 중 터널의 환기량 산정에 가장 민감하게 영향을 미치는 인자가 마찰계수이며 시뮬레이션을 통해 실제 적용 가능한 계수 범위가 0.018에서 0.021의 값으로 보정될 수 있을 것으로 예상된다. 검증사례로서 4개소의 터널에 적용하였을 때, 최대 약 19.2%의 소요환기량 감소가 예상되며 이에 대해 기존의 설계운용 중인 Jet Fan 설치 대수의 산정에 있어 감소될 수 있으며, 약 연간 운용비용의 저감에 적용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국산업보건학회지
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• 제16권3호
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• pp.290-301
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• 2006

A push pull hood system is frequently applied to control contaminants evaporated from an open surface tank. Efficiency of push pull hood system is affected by various parameters, such as, cross draft, vessel shapes, tank surface area, liquid temperature. A previous work assisted by flow visualization technique qualitatively showed that a strong cross draft blown from the pull hood to push slot could destroy a stable wall-jet on the surface of tank, resulting in the abrupt escape of smoke from the surface. In this study, the tracer gas method was applied to determine the effect of cross-draft on the capture efficiency qualitatively. A new concept of capture efficiency was introduced, that is, linear efficiency. This can be determined by measuring the mass of tracer gas in the duct of pull hood while the linear tracer source is in between push slot and pull hood. By traversing the linear tracer source from the push slot to the pull hood, it can be found where the contaminant is escaped from the tank. Total capture efficiency can be determined by averaging the linear efficiencies. Under the condition of cross-draft velocities of 0, 0.4, 0.75, 1.05 and 1.47m/s, total capture efficiencies were measured as 97.6, 95.4, 94.6, 92.7 and 70.5% respectively. The abrupt reduction of efficiency with cross-draft velocity of 1.47m/s was due to the destruction of tank surface wall-jet by the counter-current cross-draft. The same phenomenon was observed in the previous flow visualization study. As an alternative to overcome this abrupt efficiency drop, the 20% increase of hood flow rates was tested, resulting in 20% efficiency increase.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.431-438
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• 2011

비예혼합 화염의 부상 조건은 연소기의 운전 조건을 한정하는 매우 중요한 변수이다. 동축류 층류 비예혼합화염의 경우 점성계수와 물질 확산 계수의 비로 정의되는 슈미트 수가 1 보다 큰 조건에서 안정적인 부상화염이 존재하고 그 반대의 경우 부상이 불가능한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 동축 관내에서의 화염의 부상 특성에 대해 슈미트 수가 1 보다 큰 프로판과 슈미트 수가 1 보다 작은 메탄 비예혼합 화염의 부상 안정화를 실험적으로 비교하였다. 그 결과, 제한된 공간에서는 슈미트 수가 1 보다 작은 조건에서도 안정적인 부상화염이 존재할 수 있음을 확인하였다. 그 원인 규명을 위해 간단한 비반응 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. 결론적으로 개방공간에서와는 달리 관내 조건에서는 유한한 크기의 화염 공간으로 인해 인접한 상류에서 유동 재편이 물질확산에 비해 선택적으로 재편됨으로써 새로운 안정화 기구가 형성될 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 제한된 공간내에 화염이 형성되는 일반적인 연소기의 화염안정화 설명에 중요한 단서를 제공한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.354-358
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• 2007

초소형 터보제트엔진에 적용되는 슬링거 인젝터 시스템의 분무특성을 파악하기 위한 연구를 수행 하였다. 이 연료 분사시스템은 엔진의 회전축으로부터 발생된 원심력에 의하여 연료가 연소기 내부로 공급되고, 액체연료의 미립화를 초래한다. 시험장치는 고속으로 회전하는 Spindle, 슬링거 인젝터, 가압식 물탱크, 아크릴 케이스로 구성하였다. 분무입자의 크기 및 속도를 측정하기 위해 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 시스템을 사용하였고, Nd-Yag Laser를 광원으로 사용하여 분무를 가시화 하였다. 시험결과 SMD(Sauter Mean Diameter)는 회전수, 유량, Injection Orifice 수에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 실험적 연구로부터 이 시스템의 분무특성을 이해할 수 있었고, 초소형 터보제트엔진에 적합한 슬링거 인젝터의 형성을 도출할 수 있었다.

• 한국안전학회지
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• 제33권1호
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• pp.22-27
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• 2018

Many electronic devices are powered by various rechargeable batteries such as lithium-ion recently, and occasionally the batteries undergo thermal runaway and cause fire, explosion, and other hazards. If a battery fire should occur in an electronic device of vehicle and aircraft cabin, it is important to quickly extinguish the fire and cool the batteries to minimize safety risks. Attempts to minimize these risks have been carried out by many researchers but the results have been still unsatisfied. Because most rechargeable batteries are operated on the ion state during charge and discharge of electricity and the combustion of ion state has big difference with normal combustion. Here we focused on the effect of ions including an electron during combustion process. The effects of an ionized fuel on the flame stability and the combustion products were experimentally investigated in the propane jet diffusion flames. The burner used in this experiment consisted of 7.5 mm diameter tube for fuel and the propane was ionized with th ionizer (SUNJE, SPN-11). The results show that toe overall flame stability and shape such as flame length has no significant difference even in the higher ion concentration. However the fuel ionization affects to the pollutant emissions such as NOx and soot. NOx and CO emissions measured in post flame region decreased by fuel ionization, especially high fuel velocity, i.e. high ion density. TGA analysis and morphology of soot by TEM indicates that the fuel ionization makes soot to be matured.