• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.431-438
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• 2011

비예혼합 화염의 부상 조건은 연소기의 운전 조건을 한정하는 매우 중요한 변수이다. 동축류 층류 비예혼합화염의 경우 점성계수와 물질 확산 계수의 비로 정의되는 슈미트 수가 1 보다 큰 조건에서 안정적인 부상화염이 존재하고 그 반대의 경우 부상이 불가능한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 동축 관내에서의 화염의 부상 특성에 대해 슈미트 수가 1 보다 큰 프로판과 슈미트 수가 1 보다 작은 메탄 비예혼합 화염의 부상 안정화를 실험적으로 비교하였다. 그 결과, 제한된 공간에서는 슈미트 수가 1 보다 작은 조건에서도 안정적인 부상화염이 존재할 수 있음을 확인하였다. 그 원인 규명을 위해 간단한 비반응 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. 결론적으로 개방공간에서와는 달리 관내 조건에서는 유한한 크기의 화염 공간으로 인해 인접한 상류에서 유동 재편이 물질확산에 비해 선택적으로 재편됨으로써 새로운 안정화 기구가 형성될 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 제한된 공간내에 화염이 형성되는 일반적인 연소기의 화염안정화 설명에 중요한 단서를 제공한다.

• 한국분무공학회지
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• 제8권4호
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• pp.24-30
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• 2003

This paper presents the characteristics of lifted height and flame length from non-premixed jet flames in highly preheated air to investigate the detail combustion mechanism in the gas turbine or HCCI engine, etc. Special attention was paid to the effect of preheated air temperature, oxygen concentration and fuel injection flow rate on flame length and lifted hight. By using highly preheated air, stable flames were formed even in low oxygen concentration condition. The lifted height increased with decreasing preheated air temperature, where the flame length showed opposed phenomena. The flamelet model, which is thought to have very thin flamelet, is difficult to applicable to the present flame conditions which is formed In low oxygen concentration in highly preheated air.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권2호
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• pp.160-168
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• 2010

공명 주파수의 음파로 가진된 비예혼합 분류화염에서 가진 강도에 대한 영향을 실험적으로 조사하였다. 이를 위해 Mie 산란광 단면법, PLIF, PIV 등 광학적 가시화 방법이 사용되었다. 가진된 분류화염의 부상경로는 연료유량 및 가진 강도에 따라 크게 세 가지 영역으로 구분되는데, 비교적 큰 가진 강도에서 부상될 때 화염기저가 마치 난류화염처럼 부상되는 영역I과 작은 가진 강도에서 쉽게 부상되는 영역II 그리고 이 두 영역들 사이에서 부상된 화염기저가 부분 예혼합의 분젠화염과 같은 형태로 과도기적 영역이 존재함을 알았다. 본 연구에서는 영역I과 II로 구분되는 부상경로 차이에 대한 이해를 높이고자 가진 위상에 따른 노즐과 화염기저간의 유동 혼합과 속도 분포 특성을 아세톤 PLIF와 PIV 시스템을 사용하여 조사하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.285-291
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• 2012

비예혼합 화염의 안정성에 관한 종래의 연구는 연료노즐이나 퀄의 형상에 초점을 많은 맞추어 왔으나 화염안정화에 중요한 연료의 후퇴거리 및 공기노즐의 홀 형상에 대한 연구는 상대적으로 부족하여 이에 관한 연구가 절실한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 메탄 분류 후퇴거리 및 2 차 공기의 홀 형상에 따른 연소특성을 관찰하기 위해 동축 삼중관 형태의 버너를 설계하였다. 1 차 공기는 스월러를 통하여 분류하였고, 2 차 공기는 홀 형상 및 슬릿 형상의 각 노즐로부터 분류되었다. 본 연구에 사용된 실험실 스케일 버너로부터 2 차 공기의 유속은 화염의 형태에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 후퇴거리의 경우 공급관외경의 절반에 해당하는 거리로 설정했을 때 화염이 안정적으로 존재하고, 휘도는 더욱 높아짐을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권1호
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• pp.125-132
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• 2002

An experimental study on the characteristics of stability of propane turbulent nonpremixed jet flames discharged normal to air free-streams with uniform velocity profile is conducted. Experimental observations are focused on the flame shape, the stability considering two kinds of flame, lift-off distance, and the flame length according to velocity ratio. In order to investigate the mixing structure of the flame base at the lower limit, we employ the RMS technique and measure the species concentration by a gas chromatography. In the results of the stability curve and lifted flame, it is fecund that the dependency of nozzle diameter is closely related to the large-scale vortical structure representing counter-rotating vortices pair. Also, the detailed discussion on the phenomenon of blowout due to this large vortical motion, is provided.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.34-40
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• 2004

층류 비예혼합 분류 화염에서 다양한 주파수와 강도로 외부에서 유동장에 자극을 주었을 때 화염의 배출특성과 거동에 대해서 실험적으로 조사하였다. 먼저 일정한 관 공명 주파수에서 가진 강도를 가변시켜 난류화염 된 부상화염에서 질소산화물 배출 지수($EINO_x$)를 측정하였다. 또한, 가진 강도가 일정한 상태에서 주파수를 0 Hz에서 높은 주파수인 2 KHz까지 다양한 주파수 조건으로 가진된 한 경우에도 질소산화물의 배출지수를 측정하였다. 큰 가진 강도의 관공명 주파수로 가진된 경우 부상된 난류화염에서 $NO_x$ 배출 특성은 다음과 같이 크게 세 가지 형태의 특성을 보였다. Group I의 화염에서는 공간적인 섭동이 크며 비교적 화염길이가 길고 높은 $NO_x$ 배출 특성을 보였으며 Group II에서는 상대적으로 짧은 길이와 좁은 폭의 화염거동에 낮은 $NO_x$배출 특성을 보였다. Group III에서는 약간 긴 화염길이에 매우 큰 화염체적으로 상당한 높이까지 시ㆍ공간적으로 섭동이 큰 운동양태로 부상되는 거동과 가장 높은 $NO_x$ 배출 특성을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권4호
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• pp.264-271
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• 2009

Characteristics of a counter flowing diffusion flame, which is formulated by an oppositely-injected methane-jet flow in a narrow channel of a uniform air flow. The location of the flame fronts and the flame lengths were compared by changing the flow rates of fuel. To distinguish the effects of the narrow channel on the diffusion flame, a numerical simulation for an ideal two-dimensional flame was conducted. Overall trends of the flame behavior were similar in both numerical and experimental results. With the increase of the ratio of jet velocity to air velocity flame front moved farther upstream. It is thought that the flow re-direction in the channel suppresses fuel momentum more significantly due to the higher temperature and increased viscosity of burned gas. Actual flames in a narrow channel suffer heat loss to the ambient and it has finite length of diffusion flame in contrast to the numerical results of infinite flame length. Thus a convective heat loss was additionally employed in numerical simulation and closer results were obtained. These results can be used as basic data in development of a small combustor of a nonpremixed flame.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.55-62
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• 2009

층류영역의 분출유량에서 큰 가진강도 효과를 얻기 위해 연료관 관 공명주파수로 가진된 비예혼합 분류 화염의 일반적인 가진 연소특성을 실험적으로 조사하였다. 화염 안정화 특성에서는 두 가지 형태의 부상 특성이 존재하는 사실을 알았는데, 화염이 부상되는 가진강도 크기에서 한 쪽은 감소, 다른 영역에서는 증가하는 것으로 나타나 각각 서로 다른 부상기구가 존재함을 확인할 수 있었다. 특히 부상되지 않고 노즐에 부착된 분출유량 영역에서의 가진 연소특성을 가진 강도에 따른 화염 길이와 형상, 유동장 응답 특성 그리고 노즐 출구에서의 유속 분포를 중심으로 집중 조사하였다. 특이한 현상으로는 가진 강도 증가에 따라 화염의 신장과 in-burning 현상 그리고 화염 내 거동 와동들의 말림방향이 서로 역전되는 현상 등이 발견되었다. 노즐 출구의 유속분포와 가시화 기법을 통해 이러한 현상들이 노즐관 관벽 안쪽서부터 음의 속도가 발생하기 시작함에 따라 주변 산화제인 공기가 노즐관 안으로 유입되는 현상과 관련되는 것으로 파악되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권3호
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• pp.275-285
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• 2003

A visualization study on the effect of forcing amplitude in tone-excited jet diffusion flames has been conducted. Visualization techniques are employed using optical schemes. which are a light scattering photography. Flame stability curve is attained according to Reynolds number and forcing amplitude at a fuel tube resonant frequency. Flame behavior is globally grouped into two from attached flame to blown-out flame according to forcing amplitude: one sticks the tradition flame behavior which has been observed in general jet diffusion flames and the other shows a variety of flame modes such as the flame of a feeble forcing amplitude where traditionally well-organized vortex motion evolves, a fat flame. an elongated flame. and an in-burning flame. Particular attention is focused on an elongation flame. which is associated with a turnabout phenomenon of vortex motion and on a reversal of the direction of vortex roll-up. It is found that the flame length with forcing amplitude is the direct outcome of the evolution process of the formed inner flow structure. Especially the negative part of the acoustic cycle under the influence of a strong negative pressure gradient causes the shapes of the fuel stem and fuel branch part and even the direction of vortex roll-up to dramatically change.