• 대한기계학회논문집B
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• 제30권1호
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• pp.48-56
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• 2006

We investigated gas residence time and mixing characteristics due to various swirl numbers generated by normal injection of secondary air to a lab-scale cylinderical combustor. The residence time was estimated by measuring the temporal pressure difference which was caused by deposition of test particles on a filter media after the injection by a syringe. The mixing characteristics were evaluated by standard deviation value of test gas concentration at different measuring points. The test gas concentration was detected by a gas analyzer. The swirl number of $20{\sim}30$ for ${\theta}=5^{\circ}$ caused long residence time enough to improve mixing characteristics. Numerical calculations were also carried out to understand physical meanings of the experimental results.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권11호
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• pp.849-857
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• 2009

The experimental study was performed to investigate the effects of partial premixing, varying the equivalence ratio, mixing degree, swirl intensity, mixing length on the characteristics of flame structure and NOx emission. Experiments were conducted in a dump combustor at 1 bar using methane as fuel. Inlet air temperature was 570K. OH chemiluminescence images were acquired with an ICCD camera. As a result of the experimental investigation of characteristics of flame and NOx emission in partial premixed combustor, we can conclude the results as below. With the increase of swirl number, The flame length decreases and the flame width increases and it helps flame stabilization. It means that lean flammability limit is extended. With the increase of mixing of fuel-air length ratio, Flame goes to be stabilized and NOx emission and $OH^{\ast}$ intensity decrease. Through the comparison of preceding results, It is possible that the exhausted NOx emission from a gas turbine combustor will be able to predict through the $OH^{\ast}$ intensity.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권9호
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• pp.1744-1759
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• 1992

본 연구에서는 conchas-spray 코드를 근간으로 하여 기관 실린더 내의 난류유 동과 난류연소 현상을 경제적이고 정확하게 해석할 수 있는 다차원 수치해석 프로그램 을 개발하므로, 전기점화 기관의 흡입, 압축, 연소 과정에 대한 수치해석의 가능성을 제시하고, 스월수 0.0, 0.6, 1.2와 2.4의 파라미터 연구를 통하여 스월이 난류유동 및 난류연소에 미치는 영향을 파악하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제7권2호
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• pp.62-69
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• 2003

Swirl형 인젝터는 연소가 안정적이고 효율이 높으며 비교적 넓은 구간의 혼합비 변화에 민감하게 반응하지 않는 장점을 가지고 있다. 바깥쪽 오리피스 끝단에서 안쪽 오리피스 끝단까지의 길이인 Recess 길이는 Swirl형 인젝터 성능의 주요 변수로, 추진제의 충돌, 혼합, 분무, 연소에 많은 영향을 준다. 이에 본 연구에서는 Recess 길이에 따라 엔진의 성능이 어떻게 변화하는지에 대해 수치해석, 비연소 실험, 연소 실험을 통해 확인해 보았다. 그 결과 Recess 길이에 따른 로켓엔진의 성능 변화를 확인 할 수 있었고, 인젝터의 성능을 평가하는 과정에서 수치해석, 비연소 실험을 통한 성능 예측이 연소실험을 통해 타당한 과정임을 확인 할 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제5권2호
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• pp.22-29
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• 2001

This paper represents axial mean velocity, turbulent kinetic energy and swirl number based on momentum flux measured in the X-Y plane and Y-Z plane respectively of a cone type gas swirl burner by using X-probe from the hot-wire anemometer system. This experiment is carried out at flow rates 350 and $450{\ell}/min$ respectively, which are equivalent to the combustion air flow rate necessary for heat release 15,000 kcal/hr in gas furnace, in the test section of a subsonic wind tunnel. Axial mean velocities and turbulent kinetic energies show that their maximum values exist centering around narrow slits situated radially on the edge of and in the forefront of a burner until $X/R{\fallingdotseq}1.5$, but they have a peculiar shape like a starfish diffusing and developing into inward and outward of a burner by means of the mixing between flows ejected from narrow slits, an inclination baffle plate and swirl vanes respectively according to downstream regions. Moreover, they show a relatively large value in the inner region of 0.5$S_m$ obtained by integration of velocity profiles shows a characteristic that has an inflection point composing of the maximum and minimum value until X/R<3, but shows close agreement with the geometric swirl number after a distance of X/R=3.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권10호
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• pp.1346-1354
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• 2001

The heat transfer characteristics off swirling air jet impinging on a heated flat plate have been investigated experimentally. The main object is to enhance the heat transfer rate by increasing turbulence intensity of impinging jet with a specially designed swirl generator. The mean velocity and turbulent intensity profiles of swirling jet were measured using a hot-wire anemomety. The temperature distribution on the heated flat surface was measured with thermocouples. As a result the swirl effect on the local heat transfer rate on the impinging plate is confined mainly in the small nozzle-to-plate spacings such as L/D<3 at the stagnation region. For small nozzle-to-plate spacings, the local heat transfer in the stagnation region is enhanced from the increased turbulence intensity due to swirl motion, compared with the conventional axisymmetric impinging jet without swirl. For example, the local Nusselt number of swirling jet with swirl number Sw=0.75 and Sw=1 is about 9.7-76% higher than that of conventional impinging jet at the radial location of R/D=0.5. With the increase of the nozzle-to-plate distance, the stagnation heat transfer rate is decreased due to the diminishing axial momentum of the swirling jet. However, the swirling impinging jet for all nozzle-to-plate spacings tested in this study does not enhance the average heat transfer rate.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.72-76
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• 2010

초저온 추진제를 사용하는 액체로켓용 인젝터의 개발을 위해서는 수류시험과 더불어, 연소시험을 통한 성능검증, 점화 cyclogram의 최적화 및 내부연소 유동장에 대한 열-유체역학적 특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 대학실험실 급에서 운용할 수 있는 범위의 가압식 초저온 추진제 공급 및 제어장치를 이용하여, LOX-$GCH_4$를 추진제로 하는 동축형 스월 인젝터의 연소시험을 수행하였다. 점화 cyclogram 최적화를 통해 O/F ratio 약 2.80, 총질량유량 약 0.19 kg/s의 LOX-$GCH_4$ 추진제를 점화 및 연소시켰고, 연소실 압력은 1.43 MPa, 추력은 38.7kgf으로 측정되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.29-36
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• 2002

두 번째 벤츄리 끝단 각도가 가스터빈 연소기의 유동 및 분무 특성에 미치는 영향을 이해하기 위해 스월 vane 형태의 2중 스월컵을 장착한 산업용 가스터빈 엔진에 대해 두 번째 벤츄리 끝단 각이 수렴형, 직선형, 발산형의 세 경우에 대해 실험을 수행하였다. 두 번째 벤츄리 끝단 각도의 변화가 가스터빈 연소기의 재순환 영역의 위치, 크기 및 형상 등의 유동 특성과 연료 액적 분무 형태를 크게 변화시킴을 확인 할 수 있었다. 발산형 벤츄리에서는 내부 재순환 영역이 점화가 일어나는 지점에서 가까운 곳에서 형성되므로 화염의 안정화에는 탁월할 것으로 판단되지만, 수렴형 벤츄리에서 가장 작고 균일한 크기의 액적들이 측정되었고, 내부 재순환 영역이 연소기 내에 길게 형성된 점으로 고효율, 저공해 연소기로는 수렴형 벤츄리의 경우가 적합하리라 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권2호
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• pp.225-234
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• 2001

This paper represents the vector fields, three dimensional mean velocities, the turbulent intensities, the turbulent kinetic energy, and the Reynolds shear stresses in the X-Y plane of gas swirl burner with a cone type baffle plate measured by using X-probe from hot-wire anemometer system. This experiment is carried out at flow rates 350 and 450ℓ/min respectively, which are equivalent to the combustion air flow rate necessary for heat release 15,000 kcal/hr in gas furnace, in the test section of subsonic wind tunnel. The vector plot shows that the maximum axial mean velocity component exists in the narrow slits situated radially on the edge of gas swirl burner, for that reason, there is some entrainment phenomena of ambient air in the outer region of burner. Moreover, mean velocities in the initial region are largely distributed near the outer region of burner at Y/R≒0.97, but they diffuse and develop into the center flow region of burner according to the increase of axial distance. The turbulent intensities and the turbulent kinetic energy due to large inclination of mean velocity and swirl effect show that the maximum value in the initial region of burner is formed in the narrow slits situated radially on the edge of gas swirl burner and large values are mainly formed in the entire region of burner after X/R=2.4358, hence, the combustion reaction is anticipated to occur actively near this region. And the Reynolds shear stresses are also largely distributed from slite to vanes of gas swirl burner in the intial region, but their values largely disappear after X/R=3.2052.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.674-676
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• 2012

본 논문에서는 3차원 설계데이터가 부재한 디젤엔진 실린더 헤드의 흡기포트 데이터를 확보하기 위하여 리버스 엔지니어링 기법을 적용하였다. 획득된 해석 모델을 이용하여 디젤엔진 흡기포트에 대한 유동해석을 수행하였으며, 텀블 유동과 스월유동의 존재를 해석 결과로서 확인할 수 있었다. 이러한 기법의 적용은 향후 3차원 설계데이터가 부재한 엔진이나 경쟁엔진의 분석에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.