• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권1호
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• pp.88-97
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• 2001

The present study numerically investigates the fuel-air mixing characteristics, flame structure, and pollutant emission inside a double-swirler combustor. A PSR(Perfectly Stirred Reactor) based microstructural model is employed to account for the effects of finite rate chemistry on the flame structure and NO formation. The turbulent combustion model is extended to nonadiabatic flame condition with radiation by introducing an enthalpy variable, and the radiative heat loss is calculated by a local, geometry-independent model. The effects of turbulent fluctuation are taken into account by the joint assumed PDFs. Numerical model is based on the non-orthogonal body-fitted coordinate system and the pressure/velocity coupling is handled by PISO algorithm in context with the finite volume formulation. The present PSR-based turbulent combustion model has been applied to analyze the highly intense turbulent nonpremixed flame field in the double swirler combustor. The detailed discussions were made for the flow structure, combustion effects on flow structure, flame structure, and emission characteristics in the highly intense turbulent swirling flame of the double swirler burner.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.219-222
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• 2014

The flame chemiluminescence is a good tracer of flame statement. In this study, the characteristics of flame chemiluminescence($OH^*$, $CH^*$, ${C_2}^*$) according different measuring locations using photomultiplier(PMT), spectrometer and CCD camera. Measurements are made for $OH^*$, $CH^*$, ${C_2}^*$ radicals in gas & light oil diffusion flames. At turbulent nonpremixed combustion mode, the equivalence ratio is varied. The experimental results showed that measuring location affects the result of flame chemiluminescence.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.51-58
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• 2002

The RPV(Reaction Progress Variable) combustion model has been applied to numerically investigate the effects of Damkohler number on the superequilibrium concentration and flame structure in the nonpremixed turbulent flames. Computations are performed for the two turbulent jet flames of CO/H$_2$/N$_2$(40/30/30 volume percent) having the same jet Reynolds number of 16,700 but different nozzle diameters(4.58mm and 7.72mm). The detailed discussions have been made for the interaction between fluid dynamics and chemistry in the flame field.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1998년도 제17회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.165-170
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• 1998

Turbulent nonpremixed $H_2$-air jet flames are numerically investigated using the joint PDF model. The reaction progress variable is derived by assuming the radicals 0, H, and OH to be in partial equilibrium and additional species $HO_2$ and $H_2O_2$ in steady state. The model is extended to npnadiabatic flame by introducing additional variable for the transport of enthalpy and radiative source term is calculated using a local, geometry independent model. In terms of flame structure and NO formation, the predicted results are favorably agreed with experimental data. The effects of nonequilibrium chemistry and radiative heat loss on the thermal NO formation are discussed in detail.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권12호
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• pp.1580-1587
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• 2000

Rayleigh scattering and laser induced predissociative fluorescence are employed for capturing two-dimensional images of temperature and species concentration in a laminar nonpremixed flame of a diluted hydrogen jet. Rayleigh scattering cross-sections are experimentally obtained ar 248nm. Dispersed LIPF spectra of OH and O$_2$ are also measured in a flame in order to confirm the excitation of single vibronic state of OH and O$_2$ .OH and O$_2$ are excited on the P$_1$(8) line of the A $^2\Sigma ^+(v^`=3) - X^2\pi (V^"=0)$ band and R(17) line of the Schumann-Runge band B $^3\Sigma _u^-(v^`=0) - X ^3\Sigma _g^-(v^"=6)$, respectively. Fluorescence spectra of OH and Hot O$_2$ are captured and two-dimensional images of the hydrogen flame field are successfully visualized.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권2호
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• pp.139-144
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• 2012

매연 생성에 대하여 톨루엔의 영향을 알아보기 위하여 순수에틸렌 대향류 확산화염에 톨루엔을 소량 혼합하여 수치해석을 수행하였다. 톨루엔($C_7H_8$)의 혼합 비율은 3%, 5%, 10%, 및 20%로 하였다. 계산에는 CHEMKIN III 기반의 Senkin 코드와 oppdif 코드를 이용하여 0-D 계산과 1-D 계산을 수행하였다. 0-D의 Senkin 계산에서는 톨루엔의 혼합율이 증가할수록 메틸라디칼의 농도는 증가하고 이에 따른 벤젠의 농도도 증가하였다. 이는 순수 에틸렌 화염에 톨루엔을 혼합할 경우 더 많은 매연이 생성될 것이라는 걸 의미한다. oppdif 코드에 의한 1-D 계산에서는 10% 톨루엔 반응식으로부터는 H 라디칼의 생성율이 결정적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 위 결과들로부터 확산화염 내 매연 생성에 있어 메틸라디칼, 벤젠과 H 라디칼이 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.20-25
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• 2003

화염변형률과 소화약제의 첨가 및 부력이 비예혼합 대향류 화염의 구조와 소화에 미치는 영향을 조사하기 위해 필라멘트와 열전대를 이용한 실험과 Oppdif 및 FDS를 사용한 수치해석을 수행하였다. 소화농도에 가까운 메탄-공기의 확산화염에 대하여 2.2초의 무중력 낙하실험과 정상중력에서의 측정결과를 수치모사의 결과와 비교하였다. 변형률 7 s$^{-1}$에서 100 s$^{-1}$까지 무중력상태에서 측정한 임계소화농도로부터 질소의 임계소화농도에 최대치가 있음을 확인하였다. 또한, 부력의 효과, 즉, 화염의 곡률과 두께 변화를 FDS의 계산결과로 확인하였다. 무중력상태에서 화염의 최고온도와 그 위치에 대한 실험치와 계산값이 일치함을 알 수 있었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.75-76
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• 2014

The present study has numerically investigated the effects of the oxidizer-side nitrogen dilution on the precise structure and NOx formation characteristics of the turbulent syngas nonpremixed flames. Eulerian particle flamelet model was used to predicted the NOx formation characteristics in the turbulent syngas swirling nonpremixed flames. Current numerical simulation was conducted for the syngas gas turbine combustor. Numericla results indicate that as the H2O portion is increased in diluent, the formation of NOx decreased effectively in turbulent syngas swirl nonpremixed flames.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.285-291
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• 2012

비예혼합 화염의 안정성에 관한 종래의 연구는 연료노즐이나 퀄의 형상에 초점을 많은 맞추어 왔으나 화염안정화에 중요한 연료의 후퇴거리 및 공기노즐의 홀 형상에 대한 연구는 상대적으로 부족하여 이에 관한 연구가 절실한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 메탄 분류 후퇴거리 및 2 차 공기의 홀 형상에 따른 연소특성을 관찰하기 위해 동축 삼중관 형태의 버너를 설계하였다. 1 차 공기는 스월러를 통하여 분류하였고, 2 차 공기는 홀 형상 및 슬릿 형상의 각 노즐로부터 분류되었다. 본 연구에 사용된 실험실 스케일 버너로부터 2 차 공기의 유속은 화염의 형태에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 후퇴거리의 경우 공급관외경의 절반에 해당하는 거리로 설정했을 때 화염이 안정적으로 존재하고, 휘도는 더욱 높아짐을 알 수 있었다.

• 한국안전학회지
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• 제19권3호
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• pp.124-129
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• 2004

초 록 : 확산화염 시뮬레이션에 대해 수치법을 검증하고 변형률과 연료농도가 화염반경과 두께의 변화에 미치는 영향을 조사하기 위해, Fire Dynamics Simulator (FDS)를 사용하여 무중력의 비예혼합 메탄-공기 대향류 화염을 축대칭으로 모사하였다. 연료 중 메탄의 몰분율 $X_m=20,\;50,\;80\%$와 각각의 몰분율에서 세 가지 변형률 $a_g=20,\;60,\;90s^{-1}$의 $1000^{\circ}C$ 기준 화염반경과 화염두께를 조사하였다. 변형률이 클수록 화염반경은 증가하였으나 화염두께는 거의 선형적으로 감소하였다. 또 화염반경은 메탄농도가 높을수록 감소하였으나, 변형률의 영향만큼 메탄농도에 민감하지 않았다. FDS와 OPPDIF로 각각 구한 무차원 화염두께가 잘 일치하므로, 넓은 범위의 연료농도와 변형률에서 FDS가 대향류 확산화염의 화염구조를 잘 예측할 수 있음을 확인하였다.