• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.460-468
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• 2021

본 연구는 multi fan 방식의 "공랭식 연소설비"의 공정관리상의 문제점을 single F.D. fan 으로 대체하여 개선시키기 위해 CFD 진행하였고, 연소로 내 유동조건 변화를 분석하여 문제점을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 연소공기 주입구조를 변경하였고, 구조 변화에 따른 연소효율 개선을 수치해석으로 평가하였다. 또한 실제 연소설비에 수치해석결과를 반영하여 구조개선을 한 후 개선 전·후의 연소효율을 실험적으로 측정하였다. 먼저 기존 Single F.D fan 이 적용된 연소설비에 대한 수치해석을 통해, 2개의 유로로 공급되는 연소공기가 각 유로의 마찰력 차이와 압력의 변화로 인해 연소로 내에서 공급비율이 불규칙하게 되어 선회방식의 연소조건을 위한 축 형태의 난류형성이 어려움을 확인하였다. 이를 개선하기 위해서 연소로에 주입하는 공기 공급 방식을 두 가지로 나누어 수치해석을 하였다. 첫 번째 방식은 연소공기를 외벽에서 180 ~ 360° 회전 후 예열된 연소공기가 주입되는 구조에 대하여 검토하였고, 두 번째는 연소로 내에는 선회할 수 있는 베인(vane) 구조를 적용하여 연소로 밖에서 1차 열교환 후 연소로 내부에 접선방향으로 연소공기가 주입되는 구조에 대하여 검토하였다. 그 결과, single F.D. fan을 가진 공랭식 연소로에 선회방식으로 공기를 주입할 경우, 연소로 외벽의 냉각과 연소로 내부의 완전혼합 유지를 위해 이중 냉각벽을 가지는 덕트 구조를 적용하는 것이 연소조건을 최적화하는데 바람직한 것으로 나타났으며, 실제 운영중인 설비에 적용하여 개선 전·후의 연소효율을 비교한 결과 연소효율이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2003년도 춘계공동학술대회논문집
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• pp.181-186
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• 2003

날씨와 지역에 관계없이 언제나 지구상의 위치를 파악할 수 있도록 하는 위성항법시스템은 해양분야에도 많은 응용기술과 시스템의 개발을 촉진하고 있으며 이러한 경향은 LBS(Location Based Service)라고 하는 기술분야로 응용분야가 확대되고 있다. 해양의 LBS는 아직 본격적인 개발이 이루어지고 있는 것은 아니지만, 이러한 시스템들은 일반적으로 지형정보를 사용하게 되는데, 해양의 기본 지형정보로는 전자해도 (ENC, Electronic Navigational Chart)를 사용하게 될 것이다. 그러나 앞에서 말한 시스템들과 전자해도는 그 규모에 있어 대형선과 고용량의 처리능력을 갖는 시스템에 사용되므로 어선이나 레저용 보트와 같은 소형선용 시스템에는 적합하지 않다. 이를 해결하기 위해 시스템의 소형화 및 사용 데이터의 소형화가 필요하며 근래 각광을 받고 있는 PDA, 웹패드와 같은 모바일 플랫폼 기반의 시스템이 그 대안이 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 배경으로 대두된 소형시스템에의 지형정보 사용, 특히 국가공인 데이터인 전자해도를 모바일 플랫폼에서 사용하기 위한 전자해도의 소형화 방안을 연구하였다. 전자해도는 그 구조와 내용에 많은 부가정보와 형식을 갖고 있다. 그러므로 소형시스템에 필요한 데이터의 내용과 형식의 측면을 고려하여 데이터를 소형화하기 위한 방안을 제시하였고, 또한 전자해도의 갱신을 수용할 수 있어야 한다는 점을 함께 고려하였다. 데이터의 소형화는 상당한 데이터 및 정보의 손실을 감수해야하는 경우가 많다. 본 논문을 통해 가능한 적은 데이터와 정보의 손실만으로 모바일 플랫폼기반의 시스템에 부담없이 사용 가능한 전자해도의 소형화 방안을 제시하여 향후 도출될 수많은 소형시스템 응용분야에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipat

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2326-2336
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• 1996

So most practical combustor is considered to the swirl flame, it is very important to examinate swirl flame structure and combustion characteristics. Recently, attention has been paid to the flame diagnostic by radical luminous intensity. For swirl flame structure and combustion characteristic, reverse flow boundary, temperature, ion current and radical luminous intensity were measured in the double-coaxial swirl combustor which was used principle of multi-annular combustor. This study had three experimental condition, S-type, C-type, SC-type. S-type and C-type flames were formed recirculation zone, but SC-type flame wasn't formed. C-type flame had two recirculation zone. The position with maximum value of ion current and CH-radical, temperature and OH-radical had similarity distribution almost. Therefore, it is possible that the macro structure of flame was measured by radical luminous intensity in the high intensity of turbulent combustion field which was formed by swirl.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권9호
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• pp.666-673
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• 2009

The turbulent swirling flow field characteristics of a gun-type gas burner with a combustion chamber were investigated under the cold flow condition. The velocities and turbulent quantities were measured by hot-wire anemometer system with an X-type probe. The turbulent swirling flow field in the edge of a jet seems to cause a recirculation flow from downstream to upstream due to the unbalance of static pressure between a main jet flow and a chamber wall. Moreover, because the recirculation flow seems to expand the main jet flow to the radial and to shorten it to the axial, the turbulent swirling flow field with a chamber increases a radial momentum but decreases an axial as compared with the case without a chamber from the range of about X/R=1.5. As a result, these phenomena can be seen through all mean velocities, turbulent kinetic energy and turbulent shear stresses. All physical quantities obtained around the slits, however, show the similar magnitude and profiles as the case without a chamber within the range of about X/R=1.0.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.349-352
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• 2008

This study has numerically modeled the combustion processes of the turbulent swirling premixed lifted syngas flames in the low-swirl burner (LSB). In these turbulent swirling premixed flames, the four tangentially-injected air jets induce the turbulent swirling flow which plays the crucial role of stabilizing the turbulent lifted flames. In the present approach, the turbulence-chemistry interaction is represented by the level-set based flamelet model. Numerical results indicate clearly that the present level-set based flamelet approach has realistically simulated the structure and stabilization mechanism of the turbulent swirling premixed lifted flames in the low-swirl burner. Computations are made for the wide range of the syngas chemical composition and the dilution level at two pressure conditions (1.0, 5.0 bar). Numerical results indicate that the lifted height in the LSB is increased by decreasing the H2 percentage and increasing the dilution level at the given equivalence ratio. It is also found that the flashback is occurred for the hydrogen composition higher than 80% at the equivalence ratio, 0.8. However, at the syngas composition range in the IGCC system, the stable lean-premixed lifted flames are formed at the low-swirl burner.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2005년도 제31회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.181-188
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• 2005

Large eddy simulation(LES) methodology used to model the isothermal swirling flows in a dump combustor and the turbulent premixed flame in a model gas turbine combustor. The LES solver was implemented on parallel computer consisting 16 processors. In isothermal flow simulation, the results was compared with that of ${\kappa}-{\varepsilon}$ model as well as experimental data, in order to verify the capability of LES code. To model the turbulent premixed flame in a gas turbine, the G-equation flamelet model was used. The results showd that LES and RANS well predicted the mean velocity field of a non-swirling flow. However, in swirling flow, LES showed a better performance in predicting the mean axial and azimuthal velocities, and the central recirculation zone than those of RANS. In a model gas turbine combustor, the operation condition of high pressure and temperature induced the different phenomena, such as flame length and flow-field information, comparing with the condition of ambient pressure and temperature. Finally, it was identified that the flame and heat release oscillations are related to the vortex shedding generated by swirl flow and pressure wave propagation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권4호
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• pp.447-457
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• 2003

An experiment in a turbulent non-premixed flat flame was carried out in order to investigate the effect of swirl number on the flow and combustion characteristics. First. stream lines and velocity distribution in the flow field were obtained using PIV method. In contrast with the axial flow without swirl, highly swirled air induced stream lines along the burner tile. and backward flow was caused by recirculation in the center zone of the flow field. In the combustion. the flame with swirled air also became flat and stable along the burner tile with increment of the swirl number. Flame structure by measuring OH and CH radicals intensity and by calculating Damkohler number(Da) and turbulence Reynolds number(Re$_{T}$) was examined. It appeared to be comprised in the wrinkled laminar-flame regime. Backward flow by recirculation of the burned gas decreased the flame temperature and emissions concentrations as NO and CO. Consequently, the stable flat flame with low NO concentration was achieved.d.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권4호
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• pp.531-538
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• 2002

Flow characteristics of a round jet with swirl number of 0.17 have been investigated using a hot -wire anemometry in the initial region within 10D(exit diameter). Swirl effects were observed by comparing centerline flow characteristics, similarities and turbulent budgets of a swirl jet and a free jet, respectively. To obtain similarity of the radial profiles mean velocity and higher moments were measured at the vertical pl anes, located at 2.5, 5.0, 7.5D, 10D, respectively. The centerline velocity characteristics were also measured. It is turned out that similarities of mean and Reynolds stress are established. The jet boundary has wider width than that of a free jet and the shear stress also becomes stronger. In addition the centerline decay becomes faster than that of the free jet, indicating that the swirl induces more entrainment in the initial region of the swirl Jet by transferring the axial mean kinetic energy into the swirl energy and, therefore, has wider boundary, compared with that of free jet.

• 센서학회지
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• 제5권6호
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• pp.43-50
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• 1996

대부분을 수입에 의존하고 있는 연료의 연소효율 증대, thermal NOx의 배출 저감은 화염특성 감지 및 분석을 통해서도 가능하다. 연소시스템에서 화영의 flicker에 대한 정보를 퓨리어 변환을 통해 frequency domain data 로 변환시켜 해석한 결과, 일반적으로 연소 영역의 난류강도가 커질수록 frequency와 강도는 커졌으며, 화염의 강도는 연료 공급 유량이 커질수록 항께 커졌다. 선회도가 $0{\sim}1.16$ 범위에서 커질 때, 화염의 강도는 작아졌다. 시험 연소로의 관찰구를 통하여 얻은 신호는 화염유무에 따라 그 차이가 매우 커서 화염의 존재 유무를 쉽게 알 수 있었다. 발생되는 NOx의 양은 화염강도와 밀접한 관계가 있음을 보여주었다.

• 한국습지학회지
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• 제16권1호
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• pp.41-50
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• 2014

본 연구는 오염된 유수지 수질개선을 위한 고속 선회류 침전 장치(HRSC)의 이용 가능성을 평가하는데 목적을 두었다. 이를 위해 실험실 규모 및 파일럿 규모의 실험을 수행하였다. 또 전산유체역학(CFD) 프로그램 중 하나인 Fluent를 이용하여 유입속도 및 유입직경, 몸체길이($L_B$) 및 하부콘길이(Lc), 역경사콘 기울기 및 간격, 하부유출홀 설치 여부가 HRSC 장치내부의 유체흐름 패턴에 미치는 영향을 분석하였다. 유동 분석 결과와 실험실 규모의 실험 결과를 토대로 파일럿 장치를 제작하고 유수지 시료를 대상으로 현장 적용 가능성을 평가하였다. 장치 내부의 유동 조사 결과, 유입 유량과 직경 보다 유입 속도가 선회류 형성에 더 큰 영향을 나타내었으며, $L_B$ $1.2{\sim}1.6D_B$(몸체 직경), Lc $0.35{\sim}0.5L_B$ 범위에서는 큰 차이가 없었으나 $L_B/D_B$ 2.0, $Lc/L_B$ 0.75로 비가 큰 경우 선회류는 감소되었다. 역경사콘 기울기가 커질수록 역경사콘 내부 속도는 낮아지고 매우 균일하게 분포되었으며, 역경사콘 간격은 난류를 방지하기 위해 10cm가 20cm 보다 좋은 조건이었다. 하부 유출홀은 설치하지 않는 것이 배출수의 고른 유량 분배와 편류 방지를 위해 보다 좋은 것으로 판단되었다. 파일럿 규모의 현장 실험 결과 수중의 입자성 물질이 효과적으로 제거되어 본 장치가 유수지와 같은 대용량 수체의 수질개선을 위한 한 가지 방안으로 활용될 수 있을 것으로 기대되었다.