• 한국연소학회지
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• 제20권1호
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• pp.24-31
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• 2015

Flame structure, which contains a useful information for studying combustion instability of the flame, is often quantitatively visualized with PLIF (planar laser-induced fluorescence) and/or chemiluminescence images. The latter, a line-integral of a flame property, needs to be preprocessed before being inverted, mainly due to its inherent noise and the axisymmetry assumption of the inversion. A preprocessing scheme utilizing multi-division of ROI (region of interest) of the chemiluminescence image is proposed. Its feasibility has been tested with OH PLIF and $OH^*$ chemiluminescence images of SNG (synthetic natural gas) swirl-stabilized flames taken from a model gas turbine combustor. It turns out that the multi-division technique outperforms two conventional ones: those are, one without preprocessing and the other with uni-division preprocessing, reconstructing the SNG flame structure much better than its two counterparts, when compared with the corresponding OH PLIF images. It is also found that the Canny edge detection algorithm used for detecting edges in the multi-division method works better than the Sobel algorithm does.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권5호
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• pp.93-99
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• 2003

극초음속 추진기관의 설계 및 평가에 있어 추력의 측정은 매우 중요하다. 일반적인 추력 측정방법으로는 추력 측정기를 사용하고 있지만 이러한 방법으론 엔진의 자유제트 실험이나 모델 연소기 같은 실험에는 적용이 부적절하다. 이 때문에 피토압력을 이용한 새로운 추력 계산 방법을 고려하였고 검증하였다. 피토 압력을 통해 계산된 추력의 검증은 추력측정기를 통해 측정된 실제 추력값과의 비료를 통해 이루어질 수 있으며 이를 위해 추력측정기 위에 소형 초음속 풍동을 장착하였다. 추력이 측정되는 동안 충동 후방의 피토압력을 동시에 측정하였다. 측정된 피토 압력을 이용하여 구한 추력값을 검증하기 위해서, 추력측정기로 측정한 추력을 완정팽창 노즐이론 및 추력계수를 이용한 이론적인 계산에 의해 구해진 추력값과 비료, 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권9호
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• pp.773-779
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• 2014

가스터빈 희박 예혼합 연소기에서 발생하는 연소 불안정 현상을 모델링하기 위해서는 화염의 동 특성에 대한 정량적, 정성적 분석이 필수적이다. 이를 위하여 화염전달함수가 전산유체역학을 통하여 모델링되었다. 기존 화염전달함수의 연구 결과로부터, 화염전달함수의 결과는 화염의 구조에 크게 의존하는 것으로 알려졌다. 본 연구에서는 실제 계측된 화염의 구조와 유사한 형상을 갖도록 열전달 조건을 최적화한 후, 동일 조건에서 화염전달함수가 모델링되었다. 화염의 형상을 정확하게 예측할 수 있다면, 이로부터 전달함수의 이득값과 위상차의 모델링 결과 역시 실험값과 유사한 거동을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권4호
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• pp.9-15
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• 2009

스크램제트 엔진의 연소기 내부 유동은 초음속이므로 유동의 잔류시간과 혼합율의 증대가 효과적인 연소를 가능하게 하는 주요 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 연료-공기 혼합기로써 L/D=4.8인 개방형 공동 모델을 사용하였고, 공동 앞에서의 경사 연료 분사 시 분사구 주위와 공동 주위의 유동특성을 살펴보기 위하여 레이저 슐리렌 기법과 압력측정을 실시하였다. 측정에 사용된 레이저 슐리렌은 10 ns의 매우 짧은 광원 지속시간을 보유하여 공동부근의 비정상 유동 현상을 효과적으로 관찰할 수 있었다. 압력측정은 연료 분사비 J(운동량비)를 변화시켜 가며 측정하였으며, 운동량비에 따른 연소기 내부 주요 압력상승 지점의 변화를 살펴 볼 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권5호
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• pp.351-358
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• 2008

Extinction characteristics of hydrogen-air diffusion flames at various pressures are investigated numerically by adopting counterflow flame configuration as a model flamelet. Especially, effect of radiative heat loss on flame extinction is emphasized. Only gas-phase radiation is considered here and it is assumed that $H_2O$ is the only radiating species. Radiation term depends on flame thickness, temperature, $H_2O$ concentration, and pressure. From the calculated flame structures at various pressures, flame thickness decreases with pressure, but its gradient decreases at high pressure. Flame temperature and mole fraction of $H_2O$ increase slightly with pressure. Accordingly, as pressure increases, radiative heat loss becomes dominant. When radiative heat loss is considered, radiation-induced extinction is observed at low strain rate in addition to transport-induced extinction. As pressure increases, flammable region, where flame is sustained, shifts to the high-temperature region and then, shrunk to the point on the coordinate plane of flame temperature and strain rate. The present numerical results show that radiative heat loss can reduce the operating range of a combustor significantly.

• 한국연소학회지
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• 제18권3호
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• pp.24-30
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• 2013

Flame stabilization characteristics of premixed flames in an annular coaxial 5-tubes burner (AC5TB) were investigated experimentally. The AC5TB was made of five quartz tubes, and the flame stabilization conditions in that burner were investigated with the variation of equivalence ratio and the flow velocities. Flame behaviors inside of narrow annular tubes could be observed directly. Overall flame stabilization conditions were similar to that of the previous study, while the flame behaviors and structures were different mainly due to the controlled uniform distribution of the velocities in channels. Flame flashback conditions were thought to be governed by the competition between heat release rate, heat loss and heat recirculation in each channel. Stationary flames at a fixed location were compared in its velocity distribution and burned gas temperature across the channel. This AC5TB can be a basic configuration for the development of flame stabilization model of porous media combustors, and it will help understand about the real behavior of flames in meso-scale combustion spaces.

• 한국추진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.73-80
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• 2013

장거리 극초음속 비행체에 적용 가능한 유일한 냉각방안으로 알려져 있는 흡열연료 적용기술을 개발하기 위하여 흡열반응에 의해 분해된 연료의 분사 및 연소특성에 대한 연구사례를 살펴보았다. 흡열반응을 거친 연료가 연소실에 분사될 때 처해지는 초임계 상태의 분사 특성, 초임계 연료가 초음속 유동장에 분사될 때의 공기혼합 특성 등에 관한 연구사례를 살펴보았고, 연소특성으로서 점화지연시간 및 화염전파 속도에 미치는 영향, 초음속 연소실에서 연소될 때의 연소효율 상승 연구사례 등을 살펴보았다. 국내에서 수행된 흡열연료 관련 연구동향을 살펴보았다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.109-118
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• 2018

한국형발사체(KSLV-II) 개발과 함께 지구정지궤도 발사를 위해 비추력이 높은 다단연소사이클 로켓 엔진 개발이 한국항공우주연구원에서 진행되고 있다. 다단연소사이클 로켓엔진은 한국형발사체 엔진과 달리 가스발생기를 사용하는 개방형 엔진이 아니며, 크게 예연소기, 터보펌프, 주연소기로 구성되어 있는 폐쇄형 엔진이다. 기술검증시제 개발용 모델(TDM0)을 조립하여 나로우주센터의 7톤급 엔진 연소시험설비에서 연소시험이 진행되고 있으며, 기술검증시제 모델의 연소시험은 성공적으로 수행되었다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.22-28
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• 2021

발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 성능 개선 및 검증을 위하여 기존 노즐에서 연료 분사 특성을 개선한 노즐(분사구 직경 증가, 분사구 수 감소, 총 분사면적 유지)을 이용하여 고압 및 다중화염 조건에서 실험 연구를 수행하였으며 배기가스 특성을 기존 노즐과 비교하였다. 실험 결과로는 노즐의 연료 직경을 크게 한 경우 연소용 공기로 연료의 침투 거리가 증가하기 때문에 콘 내부에서 연료와 공기의 혼합특성이 개선되어 상압뿐만 아니라 압력 상승 시 NOx 배출 농도는 감소하며 다중 화염의 경우 화염간 연소영역의 중첩이 감소하게 되어 NOx 배출은 감소하지만 화염 안정성은 저하된다. 연료 분사구를 개선한 노즐의 발전 플랜트 실증 결과는 실험 결과와 같이 기존 노즐에 비하여 NOx 농도가 낮게 배출되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권2호
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• pp.215-226
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• 2003

Experimental and numerical studies have been done to examine the effects of excess air ratio and tertiary air swirl number on the formation characteristics of NOx in a pilot scale combustor adopting a multi-air staged burner. In numerical calculation the mathematical models for turbulence, radiation and nitric oxide chemistry were taken into account. The radiative transfer equation was solved using the discrete ordinates method with the weighted sum of gray gases model. In the NOx chemistry model, the chemical reaction rates for thermal and prompt NOx were statistically averaged using a probability density function. The results were validated by comparison with measurements. For the experiment, a 0.2 MW pilot multi-staged air burner has been designed and fabricated. Using the numerical simulation developed here, a variation of thermal and prompt NOx formation was predicted by changing the excess air ratio and tertiary air swirl number. As the excess air ratio increased up to 1.9, the formation of the total as well as thermal NOx at exit increased while the prompt NOx decreased. The formation of thermal NOx was more affected by concentration of $O_2$ and $N_2$ than gas temperature. When the tertiary air swirl number increased, the formation of the total as well as the prompt NOx slightly decreased.