• Journal of Power System Engineering
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• v.13 no.3
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• pp.20-26
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• 2009

디젤기관에서 배출되는 유해배출성분인 NOx(Nitrogen oxides)와 PM(Particulate matter)은 기관 실린더내의 혼합기 분포에 의해 그 생성이 지배된다. 이 때문에 그 유해배출물들을 저감하기 위해서는 연소의 전단계인 혼합기 분포 및 그 생성과정의 해석은 매우 중요하다. 디젤기관에서 노즐로부터 분사된 연료는 주위기체와 혼합기를 형성하는 과정에서 액체에서 기체로 상변화를 동반한다. 따라서 분무의 혼합기형성과정을 해석하기 위해서는 액상과 기상을 동시에 분리하여 계측하는 것이 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 디젤분무를 대상으로 Melton 등이 제안한 엑시플렉스(Exciplex) 형광법을 이용하여, 분무의 액상과 기상을 동시에 2차원분리해서 가시화촬영을 행하였다. 그 엑시플렉스 형광법을 이용하여 획득한 이미지에 화상 응용해석을 실시하여 비정상증발디젤분무의 혼합기형성과정에 대한 정보를 얻고자 하였다. 엑시플렉스 형광법을 이용해서 증발분무의 거동측성을 해석한 결과 프랙틸해석을 이용한 분무 흐트러짐(Disturbance)의 평가에서 플랙틸차원은 분사압력의 변화에 관계없이 하나의 값, 약 1.1로 정리 할 수 있고, 그 결과 각 분사압력에 대한 분무 기상외곽곡선(외주)은 거의 동일한 정도의 요철형상을 갖는다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.12
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• pp.1151-1159
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• 2012

Spray visualization and computer simulation of a DME injector have been conducted to investigate the enlarged injection hole diameter effect. To increase the reliability of the computational result, simulation results have been compared with the visualization test results, and the behaviors of a DME spray under various high-pressure and -temperature conditions have been computed. This study shows a discrepancy of 3.57% between the experimental and the computational results of penetration length for an injection pressure of 35 MPa and ambient pressure of 5 MPa. When simulating the engine conditions, the maximum penetration length of a fully developed DME spray is 42 mm when the temperature to pressure ratio is 300 K/MPa. The DME spray behavior is dominantly affected by the ambient pressure under the condition that the ratio is less than 300 K/MPa, and by the ambient temperature under the condition that the ratio is more than 300 K/MPa.

• Fire Science and Engineering
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• v.23 no.1
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• pp.48-54
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• 2009

The present study has been performed to investigate the effect of statistical number of droplets on the simulation of the sprinkler spray using fire field model. In order to simulate the sprinkler spray characteristics, the present study uses NIST Fire Dynamics Simulator version 5.2. A group of Lagrangian particles with similar droplet characteristics, such as diameter, velocity, temperature and so on, is represented by parcel concept to decrease the total number of droplets tracked in the simulation. The present study introduces a new parameter to represent the ratio between real number of droplets and computational parcels. The dependency of the number of parcels on the fire suppression characteristics and spray patterns is quantitatively examined for different ratio between the real number of droplets and computational parcels.

• Journal of Power System Engineering
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• v.15 no.3
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• pp.5-11
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• 2011

디젤기관의 경우는 종래부터 직분식이 주류를 이루었고, 근래에는 분사압력의 고압화가 진행중이다. 분사압력의 고압화에 의해 연소효율의 향상 및 배출가스중의 입자상물질(PM:Particulate Matter)의 저감을 유도하고 있으나, 연소가스의 고온화로 인해 질소산화물(NOx:Nitrogen Oxides)은 증가한다. 따라서, 분사기간의 지연(Retard)이나 파일럿분사(Pilot injection)등의 혼합기제어에 의해 질소산화물의 저감을 꾀하고 있다. 이와 같이 디젤기관에 있어서도 혼합기 형성의 최적화에 의한 연소제어를 시도하는 수법이 중시되고 있고, 이를 위해서는 디젤분무 구조에 기초한 혼합기의 형성기구에 대한 규명이 매우 중요하다. 그러므로 본 연구에서는 보다 고도의 혼합기형성 제어를 위한 기초연구로서 고온 고압장에서의 증발디젤자유분무구조를 해석하였으며, 계측영역은 연료와 주위기체와의 혼합이 활발히 진행되는 분무의 하류영역으로 설정하고, 입자화상속도측정법(particle Image Velocimetry:PIV)을 이용한 분무의 유동해석을 기초로 증발 디젤분무의 구조 해석을 행하였다. 실험조건으로서 분사압력을 72MPa, 112MPa로 각각 변화시켰다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2006.05a
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• pp.253-256
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• 2006

A numerical study for spray flow of fuel and oxidizer droplets in the combustion chamber has been conducted prior to the analysis of spray combustion of the liquid rocket engine. As the spray combustion model, DSF model and Euler-Lagrange scheme have been used. While the coupling effects of the droplets between gas phase and evaporated vapor have been calculated using PSIC model, SIMPLER algorithm and QUICK scheme have been used as numerical schemes. As the results, the calculations have shown velocity and temperature distribution in combustion chamber as well as mole fraction of fuel and oxidizer.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.5 no.2
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• pp.12-21
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• 2000

• Journal of Power System Engineering
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• v.14 no.2
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• pp.16-21
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• 2010

분사된 연료의 미립화(atomization), 증발(evaporation), 그리고 혼합기형성과정(mixture formation process)이 디젤엔진의 착화 및 연소특성에 영향을 미치기 때문에, 디젤엔진 내에 분사된 연료의 구조해석으로부터 일련의 과정, 즉 고압분사, 분열(breakup), 미립화, 그리고 주위기체의 난류 도입(entrainment)에 관한 연구$^{1-3)}$는 꾸준히 행해져왔다. 본 연구는 증발디젤분무의 구조해석으로부터 디젤충돌분무의 혼합기형성과정을 조사한다. 주위기체의 밀도는 실험변수로서 선택하였고, $5.0kg/m^3$에서 $12.3kg/m^3$까지 변화시켰다. 그리고 소형고속디젤엔진에 있어서 연료분사초기의 상태의 고온 고압 설정이 가능한 정적용기를 사용했다. 주위 온도와 연료분사압력은 각각 700K 및 72MPa로 일정하게 유지했다. 충동증발분무의 액상과 기상의 이미지는 엑시플렉스형광법으로 동시 계측하였다. 실험결과로서 주위기체의 밀도가 높을수록 충돌분무의 선단도 달거리가 주위기체의 항력으로 인하여 감소하였다.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.19 no.1
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• pp.40-45
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• 1983

The paper describes an experimental investigation of axisymmetric diesel spray and flame which is held in rapid compression machine (RCM) with electromagnetic single injection nozzle. The axisymmetric diesel spray and flame are taken with high speed photograph and analysis it with image processor. The data presented include fuel concentration of spray, flame temperature, soot concentration of flame in axial and radial direction at a moment and compared it with each other.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.11-11
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• 1999

액체 램제트 연소기는 흡입공기와 분무, 혼합 그리고 이에 따른 연소 등 일련의 과정에 따라 다수의 복잡한 현상들이 상호 밀접하게 관련되어 있다. 본 연구에서는 액체 램제트 연소기내의 유동특성을 파악하기 위해서 2차원 및 3차원 연소기 형상에 대해서 수치적 실험을 수행하였으며, 격자구성은 연소기에 공기를 공급하고 연료를 분무하는 공기 유입관 영역과 연소실 영역, 그리고 출구 대기 영역으로 나누어 독자적으로 격자를 생성시켰다. 2차원과 3차원 유동해석을 비교하였고 분무모델의 적용에 따른 연소특성 및 분사위치에 따른 연소특성을 비교하였다. 유동해석 결과 2차원과 3차원의 유동특성은 달랐으며, 분무모델을 적용해야 정확한 연소 유동 현상을 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 유입관의 안쪽에 연료의 분사위치를 준 경우가 연소의 안정화에 필요한 재순환영역으로의 연료의 혼합이 잘 되어 유입관 바깥쪽에 연료를 분사시키는 것보다 좋은 분사위치임을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.5
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• pp.645-652
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• 2010

The aim of this investigation was study on the non-evaporation diesel spray characteristics injected through a common-rail diesel injector under various ambient pressure. The diesel spray was investigated with observation of macroscopic characteristics such as spray tip penetration and spray cone angle by the shadowgraph and the image processing method. The numerical study was conducted using a computational fluid dynamics code, AVL-FIRE. The breakup models used were WAVE model and standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model was applied. The numerical study used input data which spray cone angle and fuel injection rate was achieved by Zeuch's method. Comparison with experimental result such as spray tip penetration was good agreement. Distribution of droplet diameter were conducted on four planes where the axial distances were 5, 15, 39 and 49mm respectively downstream from the orifice exit.