• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.211-219
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• 1996

In a small high-speed D. I. diesel engine, the injected fuel spray into the atmosphere of the high temperature is burnt by go through the process of break up, atomization, evaporation and process of ignition. These process are important to decide the emission control and the rate of fuel consumption and out put of power. Especially, in the case of injected fuel spray impinging on the wall of piston cavity, the geometry of piston cavity gives great influence the ignitability of injected fuel and the flame structure. Ordinary, the combustion chamber of driving engine have unsteady turbulent flow be attendant on such as the change of temperature, velocity and pressure. So the analysis of spray behavior is difficult. In this study, the spray was impinged on the wall of 3 types of piston cavity such as Dish, Toroidal, Re-entrant type, in order to analyze the combustion process of impinging spray precisely and systematically. And hot wire probe was used for analyze non-steady flow characteristics of impinging spray, and to investigate the behavior of spray, the aspects of concentration c(t), standard deviation σ(t) and variation factor(vf) was measured with the lapse of time.

• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.21-29
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• 2013

초임계조건의 기체수소/액체산소 화염의 난류유동 및 온도장에 대해 난류모델을 이용한 해석이 수행되었다. 실제유체의 연소유동을 해석하기 위하여 화염편모델에 SRK 상태방정식이 도입되었다. 수정된 압력-속도-밀도 연계알고리듬이 초임계유동에 적용되었다. 수정된 알고리듬을 토대로 6개의 대류항 차분법과 4개의 난류모델의 상대적인 성능비교가 이루어졌다. 선택된 난류모델들은 실제유체 연소유동의 다양한 특징을 고려하기 위해서 수정이 필요함을 나타내었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.85-88
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• 2010

본 연구에서는 액체로켓 분사기에서 임계압력 이상의 추진제의 혼합과 연소과정을 수치적으로 모사하여 분석하고자 하였다. 이 과정에서 확장된 $k-{\varepsilon}$ 난류 모델을 이용하여 난류 속도장을 예측하였고 고압에서의 실제 유체 효과를 고려하기 위하여 혼합 추진제의 물성치는 SRK 상태 방정식을 이용하여 계산하였다. 또한 난류 확산 화염에서의 좀 더 정확한 난류와 화학반응의 상호작용을 고려하기 위하여 실제 유체 효과를 고려할 수 있는 층류 화염편 모델을 이용하였다. 수치적인 계산을 바탕으로 이상기체 가정을 사용한 결과와 비교하여 실제 유체의 효과와 기체메탄/액체산소 동축 전단 분사기의 제트화염 구조를 상세하게 살펴보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.803-810
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• 2017

초임계 조건에서의 연소반응에서는 액체산소가 초임계 상태로 천이되며 스도보일링과 급격한 물성치변화를 발생시킨다. 이때 초임계 상태에서 작동하는 분사기의 연소반응은 급격한 밀도차로 인한 난류확산에 의해 지배되며, 따라서 스도보일링과 함께 발생하는 확산유동에 대한 연구가 필요하다. 많은 연구자들에 의해 초임계 연소해석에서 발생하는 이 현상들에 대한 연구가 진행되었지만 다양한 변수들에 의한 사례연구가 부족한 상태이다. 본 연구에서는 초임계 압력조건에서 산화제-연료비(O/F)와 연소기 직경, 리세스비를 통해 재순환유동 및 액체산소코어 길이에 변화를 주어 이로 인한 유동구조 및 화염구조의 변화를 수치적으로 연구하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권6호
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• pp.1358-1365
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• 2005

Flue gas recirculation (FGR) is widely adopted to control NO emission in combustion systems. Recirculated flue gas decreases flame temperature and reaction rate, resulting in the decrease in thermal NO production. Recently, it has been demonstrated that the recirculated flue gas in fuel stream, that is, the fuel induced recirculation (FIR), could enhance much improved reduction in NO per unit mass of recirculated gas, as compared to conventional FGR in air. In the present study, the effect of dilution methods in air and fuel sides on NO reduction has been investigated numerically by using $N_2$ and $CO_2$ as diluent gases to simulate flue gases. Counterflow diffusion flames were studied in conjunction with the laminar flamelet model of turbulent flames. Results showed that $CO_2$ dilution was more effective in NO reduction because of large temperature drop due to the larger specific heat of $CO_2$ compared to $N_2$. Fuel dilution was more effective in reducing NO emission than air dilution when the same recirculation ratio of dilution gas was used by the increase in the nozzle exit velocity, thereby the stretch rate, with dilution gas added to fuel side.

• 한국추진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.73-84
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• 2014

본 논문에서는 화학발광 계측을 통한 연소화염의 당량비, 열방출율과 같은 물리량 판단에 대한 최신 연구결과를 정리 분석하였다. 현대의 연소장치는 연소의 동적 안정성 증대 및 공해물질 배출억제를 위해 세밀한 제어가 필요하다. 화학발광 세기 계측을 통한 물리량 파악은 그 적용에 있어서 많은 상대적 장점을 지니고 있다. 그러나 본 방법은 당량비, 연소압력, 입구온도, 난류세기, 연료 종류 등에 의해 많은 영향을 받는다. 연구결과를 종합하면, 메탄/공기 예혼합 화염에서 $CH^*/OH^*$가 연료 과농 조건을 제외하고 당량비와 밀접한 관계가 있다. 또한 넓은 공간에서 측정된 $OH^*$, $CH^*$ 신호는 전체 열방출율과 비례관계를 갖는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.355-365
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• 1991

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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권8호
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• pp.1134-1141
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• 2003

Performance of a gas turbine combustor installed in a test facility has been studied by measuring spatially- and temporally-resolved temperature distributions using multiplex CARS technique. 500 CARS temperatures were determined at each measuring point to obtain a histogram of temperature distribution. Experiments were carried out in the aero-engine combustor sector rig burning standard kerosene fuel. The histograms were obtained around a triple-sector double annular rig running in ground idle conditions, showing features of flow mixing within the rig. The temperature histograms that prove the existence of high temperatures above 1900 K provide us valuable information to improve the design of the combustor structure suppressing NOx generation in turbulent combustion processes. The effects of swirl direction and pre-filmer on gas turbine combustion were investigated. When we installed radial swirls, a large recirculation zone was formed by the fuel module regardless of swirl directions and the pre-filmer installation. It is found that the swirl direction affects the shape of the reverse flow zone, however. Also, an attempt to estimate the flow field and flame structure is made using the histogram of temperature determined with the CARS technique.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권10호
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• pp.1193-1201
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• 2004

The effect of equivalence ratio and fuel/air mixing quality on the phase-resolved gas temperatures at different phases of the oscillating pressure cycle was experimentally investigated. An atmospheric pressure, optically accessible and laboratory-scale dump combustor operating on methane with heat release rate of 1.59kW was used. Temperature measurements were made using coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS) at several spatial locations fur typical unstable combustion conditions. Analysis was conducted using parameters such as phase-resolved averaged temperature, normalized standard deviation and temperature probability distribution functions (PDFs). Also the probability on the occurrence of high temperature (over 1900K) was investigated to get the information on the perturbation of equivalence ratio and NOx emission characteristics. It was shown that most of temperature histograms exhibit Gaussian profile which has short breadth of temperature fluctuation at equivalence ratio of 0.6, while beta profile was predominant for the cases of other equivalence ratios (${\Phi}$=0.55, 0.50). It was also shown that phase-resolved averaged temperature oscillated in phase with pressure cycle, while normalized standard deviations which represent temporal turbulent intensity of temperature showed nearly constant value around 0.1. The characteristics on the occurrence of high temperature also displayed periodic wave form which was very similar to the pressure signal. And the amplitude of this profile went larger as the fuel/air mixing quality became poorer. These also provided additional information on the perturbation of equivalence ratio at flame as well as NOx emission characteristics.

• 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.