• 한국안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.1-6
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• 2011

Flame extinction and the chemistry of stoichiometric methane/air mixture were investigated numerically in the PSR(perfectly stirred reactor). For the study, PSR code was modified to be possible to unsteady calculation, and the sinusoidal fluctuation was subjected to the residence time. In the region of residence time far from the extinction limit, combustion mode was strongly dependent on the frequency. The low frequency excitation provided the quasi-steady behavior on the temperature and the concentrations of related species, but small variation of temperature was observed under high frequency. In the region of residence time near the extinction limit, the mixture subjected above 1 KHz was still reacting even though extinction had to be occurred under quasi-steady concept. The attenuation of extinction limit resulted from that chemical time was comparable to the flow time. The mean mole fractions of both NO and CO were almost same regardless of imposed frequency. However, the average mole fraction of $C_2H_2$ was decreased as increasing frequency, which implies that soot yield might be reduced at the higher frequency of flow excitation. The result provides the basic concept for flame stabilization, and it will be used to design a mild combustor.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.46-52
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• 2009

In this study the predictions of NOx in methane-air lean premixed combustion in PSR were carried out with GRI 3.0 methane-air combustion mechanism and Zeldovich, nitrous oxide, prompt, and NNH NO formation mechanism by using CHEMKIN code. The results are compared to the JSR experimental data of Rutar for the validation of the model. This study concerns about the importance of the chemical pathways. The chemical pathway most likely to form the NO in methane-air lean-premixed combustion was investigated. The results obtained with the 4 different NO mechanisms for residence time(0.5-1.6ms) and pressure(3, 4.7, 6.5 atm) are compared and discussed.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권1호
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• pp.46-52
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• 2009

The oxidation of surrogate mixtures for gasoline fuel was studied numerically in perfectly stirred reactor(PSR) to develope the needed detailed reaction mechanism. The reaction mechanism was assembled with the mechanisms for the oxidation of iso-octane or kerosene. It was shown that the reaction model predicted reasonably well the concentration profiles of fuel and major species reported in the literature. As the addition of kerosene into iso-octane as fuel was increased, the concentrations of $C_2H_2$ and benzene became high. Especially benzene known as a carcinogen appeared at a very high concentration in the flue gases.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.365-373
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• 2010

제트 혼합 반응기(JSR) 내의 NOx와 같은 배출물질을 예측하기 위해서 화학반응기 모델을 개발했다. 본 연구에서는 JSR에 대한 화학반응기 모델로서 two-PSR 모델이 채택되었다. CHEMKIN 코드와 4가지 NO 생성 메커니즘을 포함한 GRI 3.0 메탄-공기 연소 메커니즘을 이용해서 JSR내의 희박 예혼합 메탄-공기 연소의 NO 생성예측을 실시하였다. 모델의 검증을 위해서 계산된 결과를 Rutar의 실험 데이터와 비교하였다. NO 생성의 중요 파라미터와 4 가지 NO 경로의 기여도를 조사하였다. 화염 영역에서는 prompt 메커니즘이 주된 경로이고, 화염후영역에서는 Zeldovich 메커니즘이 주된 경로이다. 희박 예혼합 조건에서는 N2O 메카니즘이가 화염 및 화염후 영역 모두에서 중요한 경로이다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권3호
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• pp.1-6
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• 2016

자동차화재는 매년 5,000건 이상의 사고가 발생되며, 직접적인 피해 뿐 아니라 교통혼잡과 공해물질 배출 등 많은 2차적 손실을 가져온다. 최근에는 자동차 연료로서 휘발유에 에탄올을 섞는 것을 미국 등 여러 나라에서 상용화하고 있는데 이는 기존의 화석연료의 사용을 억제하고 바이오연료의 소비를 촉진시키기 위함이며, 향후 법제화를 통해 이러한 에탄올 함유량을 향후 더 크게 늘릴 예정이다. 본 연구에서는 에탄올을 혼합한 가솔린 연료를 사용하는 자동차의 엔진과 후처리 시스템 화재 위험성을 조사하기 위해 PSR로 모델링한 엔진에서 연소특성을 조사하였다. 에탄올 첨가 연료를 사용하는 경우에는 에탄올 분율이 증가하면 열적인 화재 가능성이 감소되었다. 또한, NOx와 CO 배출량이 감소하였지만, 미연탄화수소의 배출은 증가됨으로 예측되었다. 이러한 결과는 후처리 장치 중 기존의 삼원촉매의 경우에는 보다 저온이 예측되므로 열적인 화재발생이 감소한다고 예상되지만, 미연탄화수소의 증가로 후처리장치에 고온분위기가 형성되어야 하므로 화재의 위험성이 증가될 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.150-153
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• 2006

액체 로켓 엔진의 가스발생기는 터빈 블레이드의 열적 손상을 막기 위해 온도의 제한이 있으며 이를 위해 농후 또는 희박 연소를 하게 된다. 따라서 비평형 화학 반응이 주로 발생하며 이를 해석하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 케로신과 액체산소를 추진제로 하는 가스발생기에 대하여 Dagaut이 제안한 상세 화학 반응 단계를 사용하여 완전 혼합 반응기 연소 모델의 수정을 통해 계산하였으며, Frenklach의 soot 모델을 적용하여 예측 결과의 몰 분율, 가스 물성치 등의 결과에 대한 개선 방향을 제시하였다.

• 한국연소학회지
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• 제16권2호
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• pp.16-22
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• 2011

It is a challenging task to apply large detailed chemical mechanisms of fuel oxidation in simulation of complex combustion phenomena. There exist a few systematic methodologies to reduce detailed chemical mechanisms to smaller sizes involving less computational load. This research work concerns generation of a skeletal chemical mechanism by a directed relation graph with specified accuracy requirement. Two sequential stages for mechanism reduction are followed in a perfectly stirred reactor(PSR) for high temperature chemistry and to consider the autoignition delay time for low and high temperature chemistry. Reduction was performed for the detailed chemical mechanism of n-heptane consisting of 561 species and 2539 elementary reaction steps. Validation results show acceptable agreement for the autoignition delay time and the PSR calculation in wide parametric ranges of pressure, temperature and equivalence ratio.

• 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.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2012년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.34-37
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• 2012

환기부족 구획화재에서 CO의 생성은 온도 및 조성에 큰 영향을 받으며, 구획 내의 체류시간 및 이동경로에 따라 복잡한 현상을 경험하게 된다. 그 결과 구획 내부의 CO 생성특성을 실험을 통해 상세하게 규명하는 것은 많은 한계가 있다. 이러한 배경 하에 본 연구에서는 환기부족 구획화재의 조건에서 총괄당량비에 따른 CO의 생성특성에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. PSR(완전혼합반응기) code와 헵탄연료의 상세화학반응기구가 사용되었다. 주요 변수로서 체류시간, 온도, 반응물과 생성물의 혼합정도 그리고 열손실 등이 CO의 생성에 미치는 독립적 영향을 검토하였다. 추가로 주요반응에 의한 CO의 몰 생성률 및 소모율과 CO의 반응경로 분석을 통해 환기부족 구획화재의 조건에서 구체적인 CO 생성특성에 관한 이해가 시도되었다.

• 한국연소학회지
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• 제20권3호
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• pp.8-12
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• 2015

The CO reduction characteristics of hot air stream diluted with exhaust gas in a perfectly stirred reactor (PSR) were investigated numerically. The dilution ratio ($\Omega$), inlet temperature ($T_{in}$), and residence time ($\tau$) were considered as parameters to investigate the effects of those on the emission indices for CO and $CO_2$ (EICO and $EICO_2$). The roles of dominant reactions and the production rates of major species were analyzed. It was found from the EICO trend that the supplied CO in the air stream was consumed. The EICO increased negatively with $T_{in}$ at fixed $\tau$ regardless of $\Omega$. However, the magnitude of EICO and minimum inlet temperature for CO reduction showed complicated trend according to the variation of $\tau$. It was identified that the OH radical, generated from the reactions, $O_2+H{\leftrightarrow}O+OH$ and $2OH{\leftrightarrow}H+H_2O$, affected the CO reduction by the reaction, $CO+OH{\leftrightarrow}H+CO_2$. However, the CO emission ratio increased at sufficiently high inlet temperature range due to the thermal dissociation of $CO_2$.