• 한국음향학회지
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• 제18권7호
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• pp.56-66
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• 1999

일반 내연기관이나 산업용로, 로켓 엔진 등의 기본적인 형상이라고 할 수 있는 관형 연소기에서 발생하는 연소 소음은 열-음향 되먹임 현상에 의해 야기되는 형태가 지배적이며. 심할 경우 시스템의 파괴를 야기할 수도 있는 중요한 문제이다. 본 연구에서는 열-음향 진동중에서도 열-기인 음향 진동으로 분류될 수 있는 현상에 초점을 맞추어 유동장, 음향장 및 연소 반응을 수치적으로 해석하여 여러 주어진 조건에 따른 정상적인 해석뿐만 아니라 음압 수준이나 기본 주파수 예측과 같은 정량적인 결과 도출을 효과적으로 수행할 수 있는 수치적 기법의 개발을 목적으로 하였다. 다양한 당량비를 가진 혼합기에 대해 수치 해석을 수행한 결과 실험 측정치의 경향과 잘 일치할 뿐만 아니라 정량적인 면에서도 상당히 정확한 예측을 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국연소학회지
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• 제15권4호
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• pp.37-42
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• 2010

The measurement of heat release rate is of great importance in the study of thermo-acoustic instability occurring in lean premixed combustion and the chemiluminescence emission has been used as an indicator of heat release in combustion instability studies primarily for its relative simplicity. This paper presents results of experimental study of flame chemiluminescence from an atmospheric, swirl-stabilized, turbulent lean premixed flame with a main emphasis on the effect of $CO_2^*$ background level in the $CH^*$ and $OH^*$ band. The test results show that the effect of $CO_2^*$ level in the $CH^*$ band is greater than that in the $OH^*$ band. Also, the background to peak ratio for both $CH^*$ and $OH^*$ bands can be expressed as a function of equivalence ratio, almost regardless of a change in the inlet velocity.

• 한국추진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.61-69
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• 2016

본 연구는 이중 선회 가스터빈 연소기에서 연소실 길이와 열용량을 변수로 연소불안정 현상과 관련된 결과이다. 특히 열용량이 상대적으로 작은 구간에서 연소실 길이가 길어지면 공진 주파수의 값이 일정하게 유지되는 맥놀이 현상이 발생하는 것이 확인되었다. 이러한 맥놀이 현상은 메인 화염과 파일럿 화염이 각각 다른 주기로 거동하기 때문에 발생되었으며, 연소실 길이가 증가하여도 주파수의 값이 변하지 않는 현상은 메인 화염과 파일럿 화염의 서로 다른 상호작용 결과라고 판단된다.

• 설비공학논문집
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• 제7권3호
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• pp.473-487
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• 1995

A loud speaker-driven zero-c.o.p. thermoacoustic refrigerator where an automotive catalytic converter is utilized as a stack has been fabricated and investigated experimentally. Without any heat exchangers at both ends of stack(and thus with zero c. o. p.), temperatures on the stack are measured and various heat transfer rates are calculated from the measured temperatures. Temperatures on the stack have been also calculated numerically using a finite difference method. The measured temperatures are in fair agreement with the calculated temperatures for lower frequency than 300Hz, however, the former deviates from the latter considerably for higher frequency. Two types of c. o. p. have been defined as appropriate to the experiment. While the nominal c. o. p. is zero(the condition in which the pumped heat flow rate in the pore exactly cancels the axial heat conduction down the stack), the true c. o. p. is found to be about 0.14 for 300Hz from the experiments.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권6호
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• pp.1366-1377
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• 2005

Experimental study was carried out in an atmospheric pressure, laboratory-scale dump combustor showing features of combustion instabilities. Flame structure and heat release rates were obtained from OH emission spectroscopy. Qualitative comparisons were made between line-integrated OH chemiluminescence image and Abel-transformed one. Local Rayleigh index distributions were also examined. Mean temperature, normalized standard deviation and temperature fluctuations were measured by coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS). To see the periodic behavior of oscillating flames, phase-resolved measurements were performed with respect to the pressure wave in the combustor. Results on system damping and driving characteristics were provided as a function of equivalence ratio. It also could be observed that phase resolved temperatures have been changed in a well-defined manner, while its difference between maximum and minimum reached up to 280K. These results would be expected to play an important role in better understanding of driving mechanisms and thermo-acoustic interactions.

• 한국추진공학회지
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• 제25권1호
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• pp.42-49
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• 2021

얼마나 쉽게 연소불안정 해지는지에 대한 척도로서, 작동 안정성 여유를 예측하기 위해 로켓연소기시스템의 열음향 불안정을 검토하였다. 연소기 시스템의 동적거동 특성파악을 위해 연소성능시험 중 측정한 연소기의 동압 데이터를 바탕으로 시간이 지남에 따라 시스템이 안정해지는지를 결정하는 파라미터로서 성장속도 계수를 구하였다. 파라미터 추출은 시계열 압력데이터를 주파수 도메인으로 전환하여 관심모드의 성장속도나 감쇠계수를 도출하는 방법을 우선 검토하였으며, 스토캐스틱 해석의 경우에는 압력진동의 진폭 엔벨롭으로 부터 압력진폭 PDF를 추출했다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.274-280
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• 2005

광학적 접근이 가능한 대기압, 실험용 덤프 연소기에서 실험적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 불안정 연소 동안 주기적으로 변하는 압력 사이클의 위상에 따른 온도를 측정함에 있다. 특히, 연소 불안정에 영향을 미치는 연료/공기의 혼합정도가 온도특성에 미치는 효과를 살펴보기 위해 반 스톡스 라만 분광학을 이용하였다. 본 논문에서는 위상에 따른 평균온도, 표준 오차, 확률 밀도함수 및 1900K 이상의 고온이 발생할 확률에 대한 결과가 제시되어있다. 실험결과에 대해 간략히 살펴보면, 압력위상에 따른 평균온도는 압력위상과 거의 동일 위상을 가짐을 확인할 수 있었고, 평균온도의 최대-최소 차이는 연료/공기 혼합이 양호할수록 작아지는 것을 발견할 수 있었다. 온도 확률밀도 함수는 화염 거동과 질소산화물 배출 특성에 대한 기본 자료를 제시해 주었다. 이러한 결과들은 궁극적으로 연소 불안정 발생 메커니즘과 열-음향학적 상호작용을 이해함에 있어 중요한 역할을 할 것으로 기대된다 하겠다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권4호
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• pp.518-525
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• 2016

This paper presents the characteristics of non-fundamental multi-mode combustion instability and the effects of high-harmonic components on the Rayleigh criterion. Phenomenological observations of multi-harmonic-mode dynamic pressure waves regarding the intensity of harmonic components and the source of wave distortion have been explained by introducing examples of second- and third-order harmonics at various amplitudes. The amplitude and order of the harmonic components distorted the wave shapes, including the peak and the amplitude, of the dynamic pressure and heat release, and consequently the temporal Rayleigh index and its integrals. A cause-and-effect analysis was used to identify the root causes of the phase delay and the amplification of the Rayleigh index. From this analysis, the skewness of the dynamic pressure turned out to be a major source in determining whether multi-mode instability is driving or damping, as well as in optimizing the combustor design, such as the mixing length and the combustor length, to avoid unstable regions. The results can be used to minimize errors in predicting combustion instability in cases of high multi-mode combustion instability. In the future, the amount of research and the number of applications will increase because new fuels, such as fast-burning syngases, are prone to generating multi-mode instabilities.

• Smart Structures and Systems
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• 제13권4호
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• pp.615-636
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• 2014

Aluminium Foam Sandwich (AFS) panels are becoming always more attractive in transportation applications thanks to the excellent combination of mechanical properties, high strength and stiffness, with functional ones, thermo-acoustic isolation and vibration damping. These properties strongly depend on the density of the foam, the morphology of the pores, the type (open or closed cells) and the size of the gas bubbles enclosed in the solid material. In this paper, the vibrational performances of two classes of sandwich panels with an Alulight(R) foam core are studied. Experimental tests, in terms of frequency response function and modal analysis, are performed in order to investigate the effect of different percentage of porosity in the foam, as well as the effect of the random distribution of the gas bubbles. Experimental results are used as a reference for developing numerical models using finite element approach. Firstly, a sensitivity analysis is performed in order to obtain a limit-but-bounded dynamic response, modelling the foam core as a homogeneous one. The experimental-numerical correlation is evaluated in terms of natural frequencies and mode shapes. Afterwards, an update of the previous numerical model is presented, in which the core is not longer modelled as homogeneous. Mass and stiffness are randomly distributed in the core volume, exploring the space of the eigenvectors.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.677-683
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• 2015

하이브리드 로켓은 특정한 연소조건에서 10~30Hz 저주파수 연소불안정이 나타난다. 후연소실의 와류 흘림 현상이 저주파수 불안정 발생과 직접적인 관련이 있는 것으로 판단되며, 이를 확인하기 위하여 발광하는 연소가스의 후연소실 내부유동을 직접 촬영하여 광도 분석과 유동 가시화를 시도하였다. 저주파수 연소불안정이 발생하면 일정한 주기(~18Hz)를 갖는 광도 변화가 나타났으며, 압력교란(p')의 위상(phase)이 거의 일치하고 있어 비-음향 불안정임에도 불구하고 압력과 연소교란이 상호 간섭하고 있음을 확인하였다. POD에 의한 유동 모드 분석결과 안정한 연소가 발생하면 후연소실 유동은 공간적으로 상하 대칭 모드 형태를 이루지만 불안정 연소에서는 수직방향 경사각을 이루는 대칭축을 중심으로 변화하는 유동모드가 나타난다. 특히 3번 모드는 불안정 연소가 발생하는 경우에만 나타나는 유동 모드이다. 불안정 연소가 발생하는 경우에 수직선을 대칭으로 변하는 모드가 나타나는 것은 저주파수 연소불안정이 발생할 때 와류 흘림인 것으로 판단할 수 있다.