• 한국항공우주학회지
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• 제42권5호
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• pp.383-389
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• 2014

하이브리드 로켓 연소실 내부 유동장에 대한 수치계산 결과에 POD기법을 적용하였다. 특히, 다이어프램 설치에 따른 유동모드 변화를 분석하여, 연소특성에 미치는 영향을 해석하였다. 또한, 다이어프램이 있는 연소실에서 표면 분출유동의 유무에 따른 POD를 적용하여 분출유동이 연소실 내부 유동특성에 미치는 영향을 판단하였다. 10개의 모드를 사용하여 기본형상에 대한 POD 결과를 살펴보면 주 유동을 나타내는 모드 1과 벽면 근처의 작은 크기 유동인 2-9 모드 사이의 구분이 분명하게 나타났다. 다이어프램을 설치한 형상의 POD 결과, 모드 2부터 5의 에너지가 증가하였는데 이것은 다이어프램 주변 순환영역에서 생성되는 유동 때문인 것으로 보인다. 한편, 다이어프램 주위 영역의 유동특성을 보여주는 모드 2-5와 후류 벽면의 유동특성을 보여주는 모드 6-9의 에너지 분포가 분출유동 유무에 관계없이 비슷한 특성을 나타냈다. 따라서 연소율이 다이어프램 근처에만 국부적으로 증가하는 이유는 다이어프램 후류에 형성되는 비교적 큰 크기의 유동모드 2-5의 에너지가 증가되었기 때문인 것으로 분석된다.

• 한국광학회지
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• 제7권4호
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• pp.348-356
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• 1996

기체의 순간 온도를 측정할 수 있는 펄스 레이저를 사용한 이동형 CARS 분광기를 제작하였다. 이 분광기의 측정 프로그램은 측정한 스펙트럼으로 부터 온도를 얻기 위하여 8가지의 빠른 온도 계산법과 최소제곱법을 포함하고 있다. 빠른 온도 계산법 중 두 가지는 최소제곱법 보다 계산 시간은 훨씬 덜 걸리면서 온도의 분산이 작은 측정 결과를 준다. CARS 온도의 정밀 정확도는 복사온도계를 기준으로 흑연관 흑체로에서 측정하였다. 1000K부터 2400K의 온도 영역에서 정확도는 .+-.2% 이내이고 정밀도는 가장 정밀한 결과를 주는 빠른 온도 계산법을 적용할 때 1600K에서 .+-.35K이다. 순간 온도 측정의 적용 예를 보이기 위하여 이 분광기를 정해진 조건에 있는 난류 연소의 측정에 적용하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1652-1660
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• 1990

본 연구에서는 원관내에서 복사에 관여하는 고온의 가스유동에 의한 복사열전 달과 대류열전달간의 상호작용에 대해 실험과 수치해석을 통하여 고찰하고자 한다. 실험으로는 프로판가스의 화염생성에 의한 속도, 온도 및 벽면에서의 열유속분포를 측 정하고, 수치적으로는 냉염(cold flame) 상태서 측정한 난류요동성분과 연소시의 입구 속도와 온도를 초기조건으로 하여 밀도와 점성계수의 온동에 따른 변화를 고려한 K-.epsilon. 모델과 구조화근사법 및 최근에 개발되어 사용되기 시작한 Weighted Sum of Gray Gas- es모델을 사용하여 속도, 온도 및 열유속 분포를 계산하여 수치해석의 결과와 실험결 과를 비교함으로써 모델의 타당성을 검증하고, 복사에 의한 열전달량과 대류에 의한 열전달량을 분리하여 각 모드가 온도분포 및 열유속분포에 미치는 영향을 고찰하고자 한다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.77-84
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• 2001

Measurements of local CO, $CO_2$, $O_2$, $N_2$, $C_3$H$_{8}$, NOx concentrations and flame temperature are made for partially premixed flame with and without acoustic excitation. The CO, $CO_2$, $O_2$, $N_2$, and $C$_3$H_8$ concentrations are determined by thermal conductivity detection (Gas-chromatograph) and NOx concentrations are determined by chemiluminescent detection (NOx analyser). To measure local sample concentration, sampling probe was made by quartz with inlet diameter of 0.25mm. In the case of excitation, the visual shape of the flame is changed from laminar flame to turbulent-like flame. The flame length is also reduced, and the flame width becomes broad. In the observation of emission concentration without acoustic excitation, meanwhile, the $CO_2$ and NOx concentrations peak at flame front where the mixture meets with surrounding air, and the CO concentration is increasing at maximum position of CO2 concentration and peaks at the centerline of the burner. In the case of acoustic excitation, the $CO_2$ concentration is widely occurred at nozzle of the burner and is higher relative to unexcitation. The CO concentration is much reduced, but NOx concentration is more increasing. And flame temperature is higher relative to unexcitation. These are caused by enhancing of mixing with surrounding air due to excitation. However, in the case of acoustic excitation, the total NOx concentration is reduced because of the shortened flame length which affects residence time.e.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.58-63
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• 2005

등유 풀화재의 화염과 연소에 의해 생성되는 연기의 특성에 대해서 조사하였다. 다양한 발열량을 위해 직경을 변하게 할 수 있는 팬버너를 제작하였다. 풀화재를 조사하기 위해 화염 높이와 떨림 주파수를 분석하였다. 실험적으로 풀화염 높이는 이론적 상관관계 증가율과 잘 일치하지만, 정량적으로는 등유의 연소율에 기인하여 과대 평가된 값을 보인다. 연기의 특성을 조사하기 위해 세 가지의 실험방법을 사용하였다. 먼저 가스분석기를 이용하여 연소시 발생되는 주요 가스 농도를 측정하였는데 이산화탄소의 생성과 산소의 소모율은 풀화염의 열방출율에 비례하지만, 일산화탄소의 발생에 대한 경향성은 발견할 수 없었다. 연기의 매연입자를 광감쇄법과 TEM 이미지를 이용하여 특성을 조사하였다 연기밀도는 발열량의 증가에 따라 매우 급격히 증가하였고, 등유 풀화염에서 발생한 매연입자들은 자연적인 연소조건임에도 불구하고 역확산 제트화염에서 생성된 매연과 유사한 형태와 탄화정도를 보임이 관찰되었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1998년도 제17회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.139-154
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• 1998

Under certain circumstance, premixed turbulent flame can be treated as wrinkled thin laminar flame and its motion in a hydrodynamic flow field has been investigated by employing G-equation. Past studies on G-equation successfully described certain aspects of laminar flame propagation such as effects of stretch on flame speed. In those studies, flames were regarded as a passive interface that does not influence the flow field. The experimental evidences, however, indicate that flow field can be significantly modified by the propagation of flames through the volume expansion of burned gas. In the present study, a new method to be used with G -equation is described to include the effect of volume expansion in the flame dynamics. The effect of volume expansion on the flow field is approximated by Biot-Savart law. The newly developed model is validated by comparison with existing analytical solutions of G -equation to predict flames propagating in hydrodynamic flow field without volume expansion. To further investigate the influence of volume expansion, present method was applied to initially wrinkled or planar flame propagating in an imposed velocity field and the average flame speed was evaluated from the ratio of flame surface area and projected area of unburned stream channel. It was observed that the initial wrinkling of flame cannot sustain itself without velocity disturbance and wrinkled structure decays into planar flame as the flame propagates. The rate of decay of the structure increased with volume expansion. The asymptotic change in the average burning speed occurs only with disturbed velocity field. Because volume expansion acts directly on the velocity field, the average burning speed is affected at all time when its effect is included. With relatively small temperature ratio of 3, the average flame speed increased 10%. The combined effect of volume expansion and flame stretch is also considered and the result implied that the effect of stretch is independent of volume release.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.59-71
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• 2014

An experimental study has been conducted to investigate the heat transfer characteristics of laminar syngas/air mixture with 10% hydrogen content impinging normally to a flat plate of cylinder. Effects of impinging distance, Reynolds number and equivalence ratio as major parameters on heat fluxes of stagnation point and radial direction were examined experimentally by the direct photos and data acquisitions from heat flux sensor. In this work, we could find the incurved flame behavior of line shaped inner top-flame in very closed distance between flat plate and burner exit, which has been not reported from general gas-fuels. There were 3 times of maximum and 2 times minimum heat flux of stagnation point with respect to the impinging distance for the investigation of Reynolds number and equivalence ratio effect. It was confirmed that the maximum heat flux of stagnation point in 1'st and 2'nd peaks increased with the increase of the Reynolds number due to the Nusselt number increment. There was a third maximum rise in the heat flux of stagnation point for larger separation distances and this phenomenon was different each for laminar and turbulent condition. The heat transfer characteristics between the stagnation and wall jet region in radial heat flux profiles was investigated by the averaged heat flux value. It has been observed that the values of averaged heat flux traced well with the characteristics of major parameters and the decreasing of averaged heat flux was coincided with the decreasing trend of adiabatic temperature in spite of the same flow condition, especially for impinging distance and equivalence ratio effects.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.161-171
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• 2014

본 논문에서는 CFDRC 사의 상용 CFD 소프트웨어인 CFD-ACE+로 전산유체역학 기법을 적용하여 수치 해석을 수행하여 배연탈황 설비에서 Induced Draft Fan(I.D.Fan) 출구부터 Booster Up Fan(B.U.Fan) 입구까지 난류 유동장과 연소 유동 문제를 모사하여 배기가스 계통 설비의 유동 특성을 해석하였다. 배기가스가 I.D.Fan 출구 ~ B.U.Fan 입구 구간을 적정속도로 균일하게 유동하여 B.U.Fan로 균일하게 유입되도록 하며 압력손실이 적게 발생하도록 설계기준 보일러 부하와 최대연속 정격유량의 보일러 부하에서 이 구간의 안내깃을 검토하였다. 검토한 결과에 대해 CFD 해석을 수행하여 I.D.Fan 출구에서 안내깃을 제거하고 B.U.Fan 입구 전에 안내깃을 보강할 수 있도록 설계를 변경하였다. 배기가스 계통에 변경된 설계를 적용하여 수치모사한 결과에서 배연탈황 설비 내부의 배기가스 압력손실이 줄어들고 유속과 유선이 균일하게 유동할 수 있어 배연탈황 시스템의 효율이 향상한 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.42-53
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• 2009

가스터빈 엔진을 모사하기 위한 프로그램을 2차원 CFD 코드를 기반으로 개발 하였다. 압축기와 터빈은 k-$\omega$ SST 난류 모델의 2차원 NS(Navier Stokes) 코드를 이용하였고, 연소기는 lumped method 화학 평형 코드를 바탕으로 완전 혼합 상태에서 연소효율 100%로 가정된 케로신 공기 반응의 생성물 중 대표적인 10종류를 몰분율을 계산, 당량비에 따른 연소기 온도를 예측하였다. 압축기, 터빈에서 로터의 회전에 의한 비정상 유동 현상은 mixing-plane 기법을 이용한 경계면 처리로 그 효과를 나타내었고, 압축기는 연소기로 온도 압력을 주고, 연소기는 터빈으로 온도와 질유량을 전달하나 압력의 변화가 없는 것으로 가정하였다. 이를 바탕으로 아음속 조건에서의 압축기 입구 조건과 터빈 출구 조건, 회전수, 연소기의 당량비를 주는 것만으로 엔진의 성능이 계산 될 수 있는 통합 코드를 구성하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.28-44
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• 2020

본 연구에서는 무인 항공기용 소형 2행정 엔진의 성능 개선을 위해 다양한 전송 포트 형상의 가스교환 성능을 평가하였다. 성능 평가를 위해 네 가지 전송 포트 형상에 따른 3차원 전산 유체 해석을 진행하였으며, 가스 교환 성능의 정량적 평가를 위해 이상적 소기 모델인 완전 대체 소기 모델과 완전 혼합 소기 모델을 바탕으로 새로운 3단계 소기 모델을 개발하여 해석 결과에 적용하였다. 2행정 엔진의 전송 포트 형상 변경을 통해 흡기의 단락 현상을 효과적으로 줄였으며 가스 교환 과정 동안의 실린더 내 난류 에너지 또한 크게 개선되었다. 또한, 전송 포트 형상 별 3단계 소기 모델의 적용을 통해 가스 교환 성능을 정량적으로 평가할 수 있었으며, 포트 형상 별 소기 양상의 차이를 확인할 수 있었다.