• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2000년도 제21회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.113-122
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• 2000

Dynamic structures of unsteady $CH_4$/Air jet diffusion flames with flame-vortex interaction were numerically investigated. A time-dependent, axisymmetric computational model was adopted for this calculation. Two step global reaction mechanism which considers 6 species, was used to calculate the reaction rates. The predicted results including gravitational effect show that the large outer vortices and the small inner vortex street can be well simulated without any additional disturbances in the downstream of nozzle tip. It was found that the temperature and species concentrations had various values for the same mixture fraction in flame-vortex interaction region. This unsteady jet flame configuration accompanying flame-vortex interaction is expected to give good implications for the structure of turbulent flames.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권2호
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• pp.262-269
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• 2002

The effects of velocity boundary conditions on the structure of methane-air nonpremixed counterflow flames were investigated by two-dimensional numerical simulation. Two low global strain rates, 12 s$\^$-1/ and 20 s$\^$-1/, were considered for comparison with measurements. Buoyancy was conformed to have strong effects on the flame structure at a low global strain rate. It was shown that the location where a top hat velocity profile was imposed is sensitive to the flame structure, and that the computed temperature along the centerline agrees well with the measurements when plug flow was imposed at the inner surface of the screen nearest the duct exit.

• 한국안전학회지
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• 제16권4호
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• pp.74-81
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• 2001

A direct numerical simulation (DNS) was applied to nonpremixed counter-flow diffusion flames between oxidizer and fuel ducts. The objective of this study is to evaluate the numerical method for simulation of axisymmetric counterflow diffusion flames. Effects of computational domain size and grid size were scrutinized, and then the method was applied to air-methane diffusion flames. The results at zero gravity conditions were in good agreement with those obtained by the one-dimension flame code OPPDIF. It was confirmed thai the numerical method is applicable to the diffusion flames at the normal gravity conditions since the results clearly showed the effects of buoyancy and velocity ratio.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2983-2988
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• 2007

In the present study, the numerical investigation on the effects of water-mist characteristics has been carried out for the fire suppression mechanism. The FDS are used to simulate the interaction of fire plume and water mists, and program describes the fire-driven flows using LES turbulence model, the mixture fraction combustion model, the finite volume method of radiation transport for a non-scattering gray gas, and conjugate heat transfer between wall and gas flow. The numerical model is consisted of a rectangular enclosure of $L{\times}W{\times}H=1.5{\times}1.5{\times}2.0m$ and a water mist nozzle that be installed 1.8m from fire pool. In the study, the parameters of nozzle for simulation are the droplet size and the spray velocity. Finally, the droplet size influences to fire flume on fire suppression than spray velocity because of the effect of terminal velocity, and the optimal condition for fire suppression is that the droplet size and the spray velocity are $100{\mu}m$ and 20m/s, respectively.

• 한국분무공학회지
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• 제22권4호
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• pp.175-184
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• 2017

The numerical investigation on the effects of water-mist characteristics has been carried out for the fire suppression mechanism. The FDS are used to simulate the interaction of fire plume and water mists, and program describes the fire-driven flows using LES turbulence model, the mixture fraction combustion model, the finite volume method of radiation transport for a non-scattering gray gas, and conjugate heat transfer between wall and gas flow. The numerical model is consisted of a rectangular enclosure of $L{\times}W{\times}H=1.5{\times}1.5{\times}2.0m^3$ and a water mist nozzle that be installed 1.8 m from fire pool. In the present study, the parameters of nozzle for simulation are the droplet size and the spray velocity. The droplet size influences to fire flume on fire suppression more than the spray velocity because of the effect of the terminal velocity. The optimal condition for fire suppression is that the droplet size and the spray velocity are $100{\mu}m$ and 20 m/s respectively.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.93-99
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• 2011

본 연구에서는 환기부족 구획화재에서의 일산화탄소 발생에 대한 FDS의 예측성능을 평가하기 위해 수치해석 연구를 수행하였다. ISO-9705 표준 화재실의 2/5 크기의 모형 내부에 위치한 메탄과 헵탄 화염의 거동을 FDS Ver. 5.5를 이용하여 해석하였다. 해석 결과를 기존의 실험 결과와 비교함으로써 고온 상층부에서 연소가스 농도의 예측에 대한 FDS의 성능을 평가하고 CO 생성율이 국부 위치에서의 CO 농도 예측에 미치는 영향을 분석하였다. 해석 결과로부터 이단반응 혼합분율 모델이 적용된 FDS Ver. 5.5가 CO 농도의 예측에 있어 이전 버전의 FDS에 비해 효과적임을 알 수 있었다. 또한 환기부족 화재조건에서 CO 생성율을 조절함으로써 실험값에 보다 근접한 CO 농도를 얻을 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제13권5호
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• pp.25-33
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• 2009

In the present study, the numerical investigation has been carried out to see the effects of water mist sprays on the fire suppression mechanism. The special-purposed program named as FDS was used to simulate the interaction of fire plume and water mists. This program solves the fire-driven flows using LES turbulence model, the mixture fraction combustion model, the finite volume method of radiation transport for a non-scattering gray gas, and conjugate heat transfer between wall and gas flow. The computational domain was composed of a rectangular space dimensioned as $L{\times}W{\times}H=4.0{\times}4.0{\times}2.5\;m^3$ with a mist-injecting nozzle installed 1.0 m high from the fire pool. In this paper, two types of nozzles were chosen to compare the performance of the fire suppression. Numerical results showed that the nozzle, type A, with more orifices having smaller diameters had poorer performance than the other one, type B because the flow injected through side holes deteriorated the primary flow. The fire-extinguishing time of type A was 2.6 times bigger than that of type B.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권3호
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• pp.42-50
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• 2018

Large Eddy Simulation (LES) 기반의 Fire Dynamics Simulator (FDS) Version(5와 6)에 따른 아격자 난류 및 연소모델의 변화가 헵탄 풀화재의 평균 화염높이에 미치는 영향이 검토되었다. 화재시뮬레이션을 위한 열발생률은 동일한 조건에서 수행된 실험을 통해 제공되었으며, FDS Version에 따른 평균 화염높이의 예측성능은 기존 상관식과의 비교를 통해 평가되었다. FDS 5와 6에 각각 적용된 Smagorinsky 및 Deardorff 난류 모델은 평균 유동장, 화염형상 및 화염높이에 큰 영향을 주지 않는다. 그러나 평균 화염높이를 포함한 풀화재 특성 차이는 주로 FDS 5와 6에 각각 적용된 혼합분율 및 Eddy Dissipation Concept (EDC) 연소모델 차이로 인하여 발생됨을 확인하였다. 마지막으로 FDS 6에 비해 FDS 5는 상당히 긴 화염높이의 예측결과를 제공하며, 기존 상관식과 보다 일치하는 평균 화염높이 예측이 가능함을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.93-103
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• 2021

기후변화 대응과 탄소배출 저감에 대한 심각성 및 필요성이 중요시 되면서 세계 각국은 온실가스를 감축하고자 하는 노력을 지속하고 있다. 다양한 노력들 중 탄소기반 연료 사용 시 발생되는 이산화탄소를 포집하여 활용하는 CCUS에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 관점에서 CCUS와 함께 활용될 수 있는 가압 순산소 연소에 대한 연구도 여러 연구자들에 의해 진행되고 있다. 본 연구는 가압 순산소 연소의 화염 구조와 오염물질 배출과 관련된 기초적인 정보를 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해 대향류 확산 화염 모델을 이용하여 압력 및 산소분율에 따른 연소의 특성을 분석한 결과, 압력이 높을수록 화학 반응의 활성화로 인한 반응율의 증가로 연소 온도가 증가하고 화염두께는 감소한 반면, 산소분율이 높을수록 반응율 증가 및 산화제 운동량 변화에 따른 확산의 영향으로 연소 온도 및 화염두께 모두 증가하였다. 이와 관련된 열방출 반응을 3가지 구간으로 구분하여 분석한 결과, 특히 산소분율이 증가할수록 산화제 측면에서 나타나는 화학 반응이 혼합분율에 따라 크게 두 개의 영역으로 세분화되는 특성이 나타났다. 또한, NO의 생성 메커니즘에 따라 구분된 배출지수(EINO)를 분석하였고, 각 해석 조건에 따른 NO의 생성 경향을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권11호
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• pp.749-757
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• 2017

본 연구는 대체연료 개발 및 국제환경규제에 대응하기 위하여, 노말데케인과 에탄올 혼합연료의 조성 및 온도 변화가 자착화 특성에 미치는 영향을 수치적으로 해석하였다. 해석용 프로그램으로는 CHEMKIN-PRO를 사용하였고, 반응모델은 LLNL모델을 이용하였다. 수치해석 결과를 통해 저온 연소 반응이 일어나는 1000K 이하에서는 에탄올의 몰 비율이 증가함에 따라 점화지연 시간이 증가하는 현상을 확인하였다. 에탄올의 높은 옥탄가로 인해 에탄올의 높은 비율은 점화를 일으키는 OH라디칼의 농도 증가를 지연시키기 때문이다. 배기가스 재순환을 적용하기 위해 혼합연료에 산소농도를 변화하여 수치해석을 하였다. 산소농도가 감소함에 따라 전체 점화지연시간은 증가하게 되고, 이는 질소가스가 연소실 내에 열부하로 작용하기 때문이다.