In this work, the surface of inorganic fillers were modified with some functional groups such as stearic acid, aliphatic long chain, vinylsilane and aminosilane to control the interaction between inorganic fillers and polymer matrix. Ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA) with various amount of vinyl-acetate content and copolyether-ester elastomer were used as polymer matrix. The addition of inorganic fillers increases flame retardancy, but results in steep drop of electrical and mechanical properties, which may be caused by the defect in the interface between organic/inorganic hybrid composites. The hybrid composites are found to show better mechanical properties and higher volume resistivities as inorganic fillers are well dispersed and have good adhesion with polymer matrix. Also, the most effective type of functional group coated on fillers depends on the chemical structure of polymer.
A numerical study is carried out to investigate the transient process of combustion phenomena associated with hypersonic propulsion devices. Reynolds averaged Navier-Stokes equations for reactive flows are used as governing equations with a detailed chemistry mechanism of hydrogen-air mixture and two-equation SST turbulence modeling. The governing equations are discretized by a high order accurate upwind scheme and solved in a fully coupled manner with a fully implicit time accurate method. At first, oscillating shock-induced combustion is analyzed and the comparison with experimental result gives the validity of present computational modeling. Secondly, the model ram accelerator experiment was simulated and the results show the detailed transient combustion mechanisms. Thirdly, the evolution of oblique detonation wave is simulated and the result shows transient and final steady state behavior at off-stability condition. Finally, shock wave/boundary layer interaction in combustible mixture is studied and the criterion of boundary layer flame and oblique detonation wave is identified.
This study has been mainly motivated to numerically model the transcritical mixing and reacting flow processes encountered in the liquid propellant rocket engines. In the present approach, turbulence is represented by the extended k-$\varepsilon$ turbulence model. To account for the real fluid effects, the propellant mixture properties are calculated by using SRK (Souve-Redlich-Kwong) equation of state model. In order to realistically represent the turbulence-chemistry interaction in the turbulent non-premixed flames, the flamelet approach based on the real fluid flamelet library has been adopted. Based on numerical results, the detailed discussions are made for the real fluid effects and the precise structure of the transcritical cryogenic liquid nitrogen jet and gaseous hydrogen/liquid oxygen coaxial jet flame.
The dynamic behaviors of the single vortex in a reacting and non-reacting methane-air jet flow were investigated numerically. The numerical method was based on a predictor-corrector for low Mach number flow A two-step global reaction mechanism was adopted as a combustion model. After fuel and air were developed entirely in computational domain, the single vortex was generated by an axisymmetric jet that was impulsed to emit a cold fuel. Through comparisons of single vortex in reacting and non-reacting jet flow, it was found that global dynamic behaviors and the mechanisms leading to the formation, transport processes of vortex ring were influenced significantly by heat release from reaction. In addition, the interaction between a single vortex and flame bulge generated by buoyance effect in a reacting jet flow was found.
The multi-environment probability density function model has been applied to simulate the turbulent $CH_4/H_2$ flames under MILD conditions. The direct quadrature method of moments (DQMOM) has been adopted to solve the transport PDF equation due to its computational efficiency and robustness. The IEM model represents the micromixing process. The numerical results obtained in this study are precisely compared with experimental data in terms of unconditional means and conditional means for scalar field including temperature and species mass fraction.
Numerical simulations are conducted to investigate the mechanism of spontaneous ignition of hydrogen within a certain length of downstream pipe released by the failure of pressure boundaries of various geometric assumption. The results show that local ignition is developed in limited area such as boundary layer and the mixing of hydrogen and air is weak at the planar pressure boundary conditions, whereas the flame fronts at the contact region are developed at the pressure boundaries of the spherical shape.
본 연구에서는 화염간 상호 작용을 해석함으로써 정의 적용에 있어서의 적절 성과 유용성을 검토 하고 화염간 상호 작용 특성을 밝히기 위하여, 해석의 대상은 화 염간의 상호작용을 명확히 관찰할 수 있는 두 개의 평행한 사각 덕트형 노즐로부터 분 출되는 기체연료에 의해 형성 되는 두 개의 동등한 3차원 제트 난류 확산화염을 택한 다. 2-화염계는 상호작용 화염군의 기본 단위이며, 현재까지 원형제트 화염에 비하 여 3차원제트 화염에 대한 연구는 많지 않은 실정이다. 연구의 방법으로는 이론적 모델링과 수치해석을 통한 모의 실험에 중점을 두고 부분적인 실험으로 타당성을 점검 한다.이는 기존의 연구들이 대부분 실험적인 것들이거나 간단한 해석적 모델을 사 용한 것들이어서 상호 작용하의 화염 특성을 예측할 수 있는 수치 해석적 모델의 개발 이 필요하며, 또한 기존의 연구들이 온도나 성분만을 측정함으로서 유동장에서의 운동 량 전달의 상호작용 특성이 자세히 연구되지 못했으므로, 이를 위해서는 난점이 있는 속도 측정의 실험적 방법보다 수치해석적 접근법이 필요하기 때문이다. 이상과 같이 본연구는 상술한 정의를 적용해 보고 이에따라 화염간 상호작용의 특성을 파악하며 이 를 예측할 수 있는 이론적 모델을 개발하는 것을 목적으로 한다.
The microexplosive combustion of a slurry droplet was investigated experimentally. The microexplosion has been approximately considered to be caused by pressure build-up in the shell and to be promoted by heterogeneous nucleation of liquid carrier, which is due to the suppression of evaporation and subsequent superheating of liquid carrier. To closely investigate the pressure build-up and the heterogeneous nucleation, the experiments were conducted in an electric combustor, of which temperature was controllable (400 K-900 K). And the effects of two aligned droplets on the interactive combustion and microexplosion were found in a hot post region of a flat flame burner. Transient internal temperature distributions for slurry droplets were measured. And the shell formation and the microexplosion of suspended A1/JP-8 and Al/n-heptane slurry droplets were examined with various surfactant concentrations (0.5-5 wt%) and solid loadings (10-50 wt.%). The microexplosion time of binary array of droplets was found to be less than that of the isolated droplet due to radiative interaction between droplets.
한국화재소방학회 1997년도 International Symposium on Fire Science and Technology
/
pp.518-525
/
1997
A series of measurements and visualization to investigate the interaction of water sprays with pool fires is presented. Fire source is a small-scale pool burner with methanol, ethanol and gasoline. Measurements of temperatures, $O_2$, $CO_2$, and CO concentrations along the plume centerline are carried out to observe pool fire structures without water sprays. Visualization by the Ar-ion laser sheet shows flow pattern of droplets of the sprays above the pool fires. It is observed that in the case of methanol and ethanol, water sprays continuously penetrate into the center of fuel surfaces. The gasoline pool fire allows intermittent penetration of water sprays because of pulsating characteristics of the gasoline flame. To evaluate the cooling effect of the fuel surface by the sprays, the temperature was measured at the fuel surface. As soon as the mists reach the fuel surface of methanol and ethanol, the temperatures of the fuel surface decrease rapidly below the boiling point, and then the fires are extinguished. Due to the application of mist upon the gasoline fire, though the fuel temperature decrease abruptly at the time of the injection, such a rapid decrease do not continue till the extinction point.
This paper reports on breakup characteristics of fuel droplet which includes metal nanoparticles. In order to develop a new injection system for nanoparticle-coated layers overcoming the conventional flame spray system, fundamental experiments were conducted to examine the interaction between a fuel droplet with nanoparticles and the external energy induced by the laser. In the experiments, this study used nickel nanoparticles whose size was under 100 nm to mix with kerosene as the fuel, and utilized a syringe pump and a metal needle to inject a fuel droplet. In particular, the Nd-YAG laser was adopted to give additional energy to the nanoparticles for evaporation of a fuel droplet containing nanoparticles. When the laser energy as 96 mJ was irradiated during the injection, it was observed that such an explosive evaporation occurred to break up a fuel droplet including nanoparticles, making the rapid increase in the ratio surface area to liquid volume. From this work, we suggest the possibility that the laser energy can be used for rapid evaporation of a fuel droplet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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