• 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.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권1호
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• pp.167-172
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• 2004

The present study has focused on numerical investigation on the flame structure, flame lift-off and stabilization in the partially premixed turbulent lifted jet flames. Since the lifted jet flames have the partially premixed nature in the flow region between nozzle exit and flame base, level set approach is applied to simulate the partially premixed turbulent lifted jet flames for various fuel jet velocities and co-flow velocities. The flame stabilization mechanism and the flame structure near flame base are presented in detail. The predicted lift-off heights are compared with the measured ones.

• 한국연소학회지
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• 제17권1호
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• pp.48-57
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• 2012

Laminar lifted propane coflow-jet flames diluted with nitrogen were experimentally investigated to determine heat-loss-related self-excitation regimes in the flame stability map and elucidate the individual flame characteristics. There exists a critical lift-off height over which flame-stabilizing effect becomes minor, thereby causing a normal heat-loss-induced self-excitation with O(0.01 Hz). Air-coflowing can suppress the normal heat-loss-induced self-excitation through increase of a Peclet number; meanwhile it can enhance the normal heat-lossinduced self-excitation through reducing fuel concentration gradient and thereby decreasing the reaction rate of trailing diffusion flame. Below the critical lift-off height. the effect of flame stabilization is superior, leading to a coflow-modulated heat-loss-induced self-excitation with O(0.001 Hz). Over the critical lift-off height, the effect of reducing fuel concentration gradient is pronounced, so that the normal heat-loss-induced self-excitation is restored. A newly found prompt self-excitation, observed prior to a heat-loss-induced flame blowout, is discussed. Heat-loss-related self-excitations, obtained laminar lifted propane coflow-jet flames diluted with nitrogen, were characterized by the functional dependency of Strouhal number on related parameters. The critical lift-off height was also reasonably characterized by Peclet number and fuel mole fraction.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.13-18
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• 2007

When triple flames propagated in a diverging channel, the effects of fuel dilution on the lift-off characteristics of triple flames were investigated. A multi-slot burner was used to stabilize the lift-off flame especially at weak fuel concentration gradients. It was reported that there is a maximum propagation velocity at a critical concentration gradient in an open jet regardless of fuel dilution. The enhancement of a diffusion flame affected to increase the propagation velocity around critical concentration gradients. However, the influence of a confined channel on the structure of triple flames according to fuel dilution needs to be investigated compared with an open jet case. This study aimed to examine the effect of a confined channel on the structure and the propagation velocity of the triple flames according to fuel dilution. Lift-off height and propagation velocity of triple flames were investigated by employing three kinds of fuel compositions diluted by nitrogen (0%, 25%, 50% $N_2$), Fuel dilution reduced the propagation velocity of triple flame in a confined channel mainly due to the decrease of flame temperature in premixed branch. Despite the difference in fuel dilution, the propagation velocity has a maximum value at a specific fuel concentration gradient even though the critical concentration gradient increases with fuel dilution. And the critical concentration gradient in a confined channel is larger than that in an open jet due to enhancement of convective diffusion.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권7호
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• pp.729-738
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• 2010

질소로 희석된 부탄 층류 부상 화염에서 발생할 수 있는 화염진동 메커니즘을 살펴보기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 화염 진동은 층류 자유제트 부상 화염에서 5가지 영역으로 구분되었다: 화염 안정화 영역 (I), 열손실에 의한 진동 (II), 열손실에 의한 진동과 부력에 의한 진동이 혼재된 영역 (III),열손실에 의한 진동과 화염날림 직전의 진동이 혼재된 영역 (IV), 그리고 열손실에 의한 진동, 부력에 의한 진동 및 화염날림 직전의 진동이 모두 혼재된 영역(V). 각각의 화염진동의 특성을 규명하기 위해 화염의 시간에 따른 부상 높이 변화에 대한 FFT분석을 수행하였고 각 영역에 관련된 무차원 변수와 스트라훌 수의 조합으로 특성화 작업을 수행하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권1호
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• pp.173-182
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• 2004

The present study has focused on numerical investigation on the flame structure, flame lift-off and stabilization in the partially premixed turbulent lifted jet flames. Since the lifted jet flames have the partially premixed nature in the flow region between nozzle exit and flame base, level set approach is applied to simulate the partially premixed turbulent lifted jet flames for various fuel jet velocities and co-flow velocities. The flame stabilization mechanism and the flame structure near flame base are presented in detail. The predicted lift-off heights are compared with the measured ones.

• 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.

• 한국연소학회지
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• 제21권2호
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• pp.22-28
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• 2016

High efficient and environment friendly combustion technologies are used to be operated an extreme condition, which results in unintended flame instability such as extinction and oscillation. The use of electromagnetic energy is one of methods to enhance the combustion stability and a microwave as electromagnetic wave is receiving increased attention recently because of its high performance and low-cost system. In this study, an experiment was performed with jet diffusion flames induced by microwave. Micro jet was introduced to simulate the high velocity of industrial combustor. The results show that micro jet flames had three different modes with increasing oxidizer velocity; attached yellow flame, lifted flame, and lifted partially premixed flame. As a microwave was induced to flames, the overall flame stability and blowout limit were extended with the higher microwave power. Especially the interaction between a flame and a microwave was shown clearly in the partially premixed flame, in which the lift-off height decreased and NOx emission measured in post flame region increased with increasing microwave power. It might be attributed to increase of reactivity due to the abundance of radical pool and the enhanced absorption to thermal energy.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권1호
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• pp.125-132
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• 2002

An experimental study on the characteristics of stability of propane turbulent nonpremixed jet flames discharged normal to air free-streams with uniform velocity profile is conducted. Experimental observations are focused on the flame shape, the stability considering two kinds of flame, lift-off distance, and the flame length according to velocity ratio. In order to investigate the mixing structure of the flame base at the lower limit, we employ the RMS technique and measure the species concentration by a gas chromatography. In the results of the stability curve and lifted flame, it is fecund that the dependency of nozzle diameter is closely related to the large-scale vortical structure representing counter-rotating vortices pair. Also, the detailed discussion on the phenomenon of blowout due to this large vortical motion, is provided.