• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.1
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• pp.11-19
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• 2015

We present the results of a multi-material numerical investigation of the propagation of a combustible gas mixture detonation in narrow metal tubes. We use an experimentally tuned one step Arrhenius chemical reaction and ideal gas equation of state (EOS) to describe stoichiometric $H_2-O_2$ and $C_2H_4-O_2$ detonations. The purely plastic deformations of copper and steel tubes are modeled using the Mie-Gruneisen EOS and Johnson-Cook strength model. To precisely track the interface motion between the detonating gas and the deforming wall, we use the hybrid particle level-sets within the ghost fluid framework. The calculated results are validated against the experimental data because the results explain the process of the generation and subsequent interaction of the expansion wave with the high-strain-rate deformation of the walls.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.686-690
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• 2017

In this study, we numerically investigate the detonation characteristics (detonation velocity and pressure) of a hybrid ethylene-air and RDX mixture using two-phase model. Compared with detonation of pure ethylene-air mixture, the detonation of the hybrid ethylene-air and RDX mixture has higher pressure and stronger impulse because the hybrid mixture has additional chemical heat release of RDX particles. To validate the numerical results using two-phase model, we compare the experimental data which show changes of detonation pressure and velocity according to concentration of RDX particles.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2013.04a
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• pp.41-41
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• 2013

화학산업이 발달함에 따라 화학 산업 현장에서 사용되고 있는 가연성물질들의 여러 가지 화재 및 폭발 위험이 증가되고 있으며, 화재 및 폭발의 예방 안전을 위한 화학공정설계 및 대처에 있어, 물질의 연소특성치 데이터를 필요로 한다. 인화점은 가연성 액체를 다루는 공정에서 안전한 취급과 사고방지를 위해 중요한 자료가 되며, 화재의 위험을 나타내는 지표로서 가연성액체의 액면 가까이서 인화할 때 필요한 증기를 발산하는 액체의 최저온도, 그리고 가연성증기의 포화증기압이 공기와 혼합기체의 폭발한계 하한농도와 같게 되는 온도로 정의한다. 본 연구에서는 2성분계 혼합물에 대해 인화점을 측정하였고, 측정값을 Raoult의 법칙과 다중회귀분석(Multiple Regression)을 도입하여 이론값과 비교 하였다. 따라서 본 연구에서 제시된 방법론에 의해 아직까지 밝혀지지 않은 순수가연성액체와 가연성혼합물의 인화점을 예측하는 방법을 전개하고자 하며, 실험에서 찾고자하는 자료에 도움을 주고자 한다. 본 연구를 바탕으로 혼합물의 인화점 예측 방법과 실험에서 측정한 자료를 화재 및 폭발을 방지하는 기초 자료로 제공하고자하며, 산업현장에서 취급되고 있고 위험성 평가가 되지 않은 보다 많은 물질에 대한 이론 및 실험 연구에 활용 되도록 하는데 그 목적이 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.3
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• pp.315-324
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• 2012

This paper presents a numerical investigation of the deflagration-to-detonation transition (DDT) of flame acceleration by a shock wave filled with an ethylene/air mixture as the combustible gas, considering geometrical changes by using obstacles and bent tubes. The model used consists of the reactive compressible Navier-Stokes equations and the ghost fluid method (GFM) for complex boundary treatment. Simulations with a variety of bent tubes with obstacles show the generation of hot spots through flame and strong shock-wave interactions, and restrained or accelerated flame propagation due to geometrical effects. In addition, the simulation results show that the DDT occurs with a nearly constant chemical heat-release rate of 20 MJ/($g{\bullet}s$) in our numerical setup. Furthermore, the DDT triggering time can be delayed by the absence of unreacted material together with insufficient pressures and temperatures induced by different flame shapes, although hot spots are formed in the same positions.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2013.04a
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• pp.164-164
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• 2013

화학 관련 산업은 고온, 고압뿐만 아니라 반응성이 큰 물질들을 사용하는 복잡한 공정으로 이에 맞는 안전기술이 요구된다. 산업 현장에서 취급하고 있는 각종 화학물질의 안전관리를 어렵게 하는 이유는 취급하는 물질의 화재 및 폭발 특성치에 관한 자료가 부족하거나 정확하지 않은 연소 특성치를 사용하기 때문이다. 가연성물질의 연소현상 가운데 하나인 자연발화는 가연성 혼합기체에 열 등의 형태로 에너지가 주어졌을 때 스스로 타기 시작하는 산화현상으로, 주위로부터 충분한 에너지를 받아서 스스로 점화할 수 있는 최저온도를 최소자연발화온도(AIT : Auto ignition Temperature)라고 한다. 최소자연발화온도는 가연성 액체의 안전한 취급을 위해 중요한 지표가 된다. 순수물질의 최소자연발화온도를 문헌들에서 비교하면, 동일 물질인데도 불구하고 문헌에 따라 다른 최소자연발화온도가 제시되고 있다. 따라서 사업장에서 사고를 예방하기 위해서는 정확한 연소 특성 자료를 이용해야 해야 한다. 그러나 문헌에 제시된 대부분의 자료들은 과거 표준장치 및 자체 제작된 장치 등을 사용해서 얻은 결과이므로, 최근에 고안된 표준 장치를 이용한 결과가 매우 유용한 자료가 될 것으로 본다. 본 연구에서는 자연발화온도를 측정하는데 있어서 최근에 고안된 표준장치인 ASTM E659장치를 이용하여 n-Propanol과 Formic acid 혼합물의 최소자연발화 온도를 측정하였다. n-Propanol과 Formic acid 혼합물의 최소자연발화 온도는 화학 관련 산업 공정에서 매우 중요한 자료가 될 것이다.

• Fire Science and Engineering
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• v.23 no.5
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• pp.72-77
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• 2009

In the recycling procedure of the refrigerator, the fire frequently breaks out. In this study, to clarify the exact cause of the fire, the components and concentration of the materials produced in the process are analysed as well as the problems in the process system, and the protective measure to prevent the fire and the explosion fundamentally is proposed. In this procedure, the preventive measures of fire by removing the combustible materials such as polyurethane and inflammable gases, by removing the ignition sources and by reducing the oxygen concentration to the minimum are proposed along with the protective measures to reduce the damage in the fire. In the crushing procedure where the fire or explosion can break out in diverse ways, the forced ventilation or exhaust system applied to the small partial ventilation facility are installed to reduce the concentration of inflammable gas mixture to lower than the inflammable limit by injecting and exhausting the air forcibly.