The goal of this study is to experimentally observe the autoignition phenomena of a diesel/1-butanol mixture droplet in ambient pressure and $700^{\circ}C$ condition. A volume ratio of 1-butanol in the fuel was set to 25, 50 and 75%. A single droplet was installed at the tip of fine thermocouple, and the electric furnace dropped down to make elevated temperature condition. Droplet behavior during the experiment could be divided into 3 stages including droplet heating, puffing and autoignition/combustion. Puffing process intensively observed for the case of 1-butanol volume ratio of 25 and 50%, but did not occur at 75%. Increase of 1-butanol volume ratio hindered rise of the droplet temperature and delayed ignition. In addition, puffing process also affected on autoignition, so the ignition delay of 1-butanol volume ratio of 50% was became longer than that of 75% case.
The characteristics of auto-ignition and combustion process of a single droplet of emulsified fuel suspended in a high-temperature air chamber have been investigated experimentally with various droplet sizes, surrounding temperatures, and water contents. The used fuels was n-Decane and it was emulsified with varied water contents whose maximum is 30%. The high-speed camera has been adopted to measure the ignition delay and flame life time. It was also applied to observe micro-explosion behaviors. The increase of droplet size and chamber temperature cause the decrease of the ignition delay time and flame life-time. As the water contents increases, the ignition delay time increases and the micro-explosion behaviors are strengthened. The starting timings of micro-explosion and fuel puffing are compared for different droplet sizes and the amount of water contents.
고체추진 로켓엔진의 자발성 음향불안정 특성 예측 및 평가를 위해 대상 고체추진제의 연소응답함수를 측정하였다. Pulsed DB/AB 방법에 기초한 T-버너 실험을 통해 특정 주파수에서의 연소응답함수를 구하였다. 연소응답함수 계산식은 근사해석법에 기초한 연소불안정 이론으로부터 유도 적용하였다. 추진제 동시점화 및 시편 동시점화 등 연소응답의 측정에 관련된 문제들에 대해 해결방안을 제시하였다.
초음속 주 유동내 수소의 수직분사에 의한 비정상 반응 유동장에 대한 3차원 수치해석이 DES 난류 모델과 상세 화학반응 모델을 이용하여 수행되었다. 난류 반응 유동의 물리적 현상을 이해하기 위하여 해석 및 실험 결과를 비교하였다. 계산에 의해 구해진 OH 분포는 실험의 OH-PLIF 결과를 잘 모사하고 있다. 반면, 점화 지연 시간은 계산과 실험 사이에 차이를 보이고 있으며, 이는 실험적 계측의 한계에 기인하는 것으로 생각된다. RANS 및 DES 계산 결과의 비교로부터 간헐 현상을 확인하였으며, 유선을 따른 온도 분포 및 중첩된 OH 질량 분율을 통해 시 공간적 간헐 현상을 정량적으로 측정하였다.
배 '행수'의 자발휴면기의 발육속도 모델을 이용하여 배 '신고'의 자발휴면 타파기 예측 가능성을 검토하였으며, 나아가 겨울철 기온이 온난화됨에 따른 휴면타파시기의 변화를 검토하였다. 모델에 의해 예측된 자발휴면 타파시기와 포장에서 조사된 휴면타파시기가 12월 12일$\sim$12월 19일로 일치하여 배 '행수'의 발육속도 모델을 배'신고'에 적용하는 것이 큰 무리가 없는 것으로 판단되었다. 기온이 상승함에 따라 휴면타파시기가 지연되었으며, $4^{\circ}C$이상 상승하면 제주도를 중심으로 휴면타파에 필요한 저온 부족현상이 발생될 것으로 추정되었다.
V-gutter형 보염기가 장착된 모델 연소기에서 연소불안정이 발생할 때 보염기 근처에서 나타나는 화염의 역화 및 재점화 구조를 조사하였다. 연소기는 단면이 $40{\times}40mm$인 긴 덕트 형태이며 연료는 천연도시가스(CNG)를 사용하였다. 화염 구조를 가시화하기 위해서 고속 카메라를 이용한 자발광 계측을 하였다. 연소불안정이 발생하면 화염의 역화가 발생하며, 역화의 진행거리는 당량비에 따라서 달라졌다. 일정 당량비 이상에서는 역화가 진행됨에 따라 보염기 앞쪽 끝단에서 새로운 화염면이 형성된다. 흡입되는 혼합기의 속도가 증가하면서 역화되었던 화염면은 뒤로 밀리게 되고, 이때 보염기 안쪽에 형성된 재순환 영역으로 혼합기가 유입되면서 재점화가 이루어지는 것을 확인하였다.
경유와 바이오 디젤이 혼합된 액적을 고온의 연소실에서 액적의 크기, 주위온도 그리고 각각의 혼합비율에 따라 연소특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 경유에 0%, 20%, 50% 80%, 100%의 비율로 바이오 디젤을 혼합하여 다양한 크기의 액적을 만든 후 서스펜더에 매달고 970K에서 1070K까지 50K 간격으로 고온에서 자발화를 시키면서, 전체의 연소 과정을 고속 디지털 카메라로 촬영하여 점화지연, 수명시간, 전연소기간, 그리고 미소폭발 등의 연소 특성을 파악하였다. 액적의 크기가 증가하고 연소실 온도가 낮을수록 점화가 지연되었다. 경유에 대한 바이오 디젤의 혼합비율이 감소할수록 점화지연이 증가하였고 미소폭발 발생률도 증가하였다. 또한, 미소폭발이 발생하는 경우 전연소기간이 짧아짐을 확인하였다.
본 연구는 극초음속 모델 스크램제트 엔진 연소기의 화염지지와 연료-공기 혼합과정의 특성을 살펴보기 위하여 수치해석을 이용하여 수행되었다. 연료분사 방법으로 수소연료가 초음속 유동장에 수직분사되는 경우와 공동내부에 분사되는 두 가지 경우를 채택하였으며 각각 UQ(University of Queensland, Australia)와 ANU(Australian National University, Australia)의 충격파 풍동을 이용하여 실험이 수행되었다. 수치해석을 통하여 수직분사 상류의 박리영역과 공동주변에서 연소현상이 관찰되었다. 수직분사의 박리영역과 공동내부분사의 공동은 재순환 영역을 발생시키며, 이 재순환 영역은 연료-공기의 혼합을 촉진시킨다. 또한 자발점화가 박리영역-자유류, 공동-자유류 경계면에서 발생함을 알 수 있었다.
The low-emission and high-performance diesel combustion is an important issue in the combustion research community, In order to understand the detailed diesel flame involving the complex physical processes, it is quite desirable to diesel spray dynamics, auto-ignition and spray flame propagation. Dynamics of fuel spray is a crucial element for air-fuel mixture formation, flame stabilization and pollutant formation, In the present study, the diesel RCM (Rapid Compression Machine) and the Electric Control injection system have been designed and developed to investigate the effects of injection pressure, injection timing, and intake air temperature on spray dynamics and diesel combustion processes, In terms of the macroscopic spray combustion characteristics, it is observed that the fuel jet atomization and the droplet breakup processes become much faster by increasing the injection pressure and the spray angle, With increasing the cylinder pressure, there is a tendency that the of spray pattern in the downstream region tends to be spherical due to the increase of air density and the corresponding drag force, Effects of intake temperature and injection pressure on auto-ignition is experimently analysed and discussed in detail.
The low-emission and high-performance diesel combustion is an important issue in the combustion research community. In order to understand the detailed diesel flame field involving the complex Physical Processes, It Is quite desirable to study diesel spray dynamics, auto-ignition and spray flame propagation. Dynamics of fuel spray is a crucial element for air-fuel mixture formation flame stabilization and pollutant formation. In the present study, the diesel RCM (Rapid Compression Machine) and the Electric Control injection system have been designed and developed to investigate the effects of injection Pressure, injection timing, and intake air temperature on spray dynamics and diesel combustion processes. In terms of the macroscopic spray combustion characteristics it is observed that the fuel jet atomization and the droplet breakup processes become much faster by increasing the injection pressure and the spray angle. With increasing the cylinder pressure there is a tendency that the shape of spray pattern in the downstream region tends to be spherical due to the increase of air density and the corresponding drag force. Effects of intake temperature and injection pressure on auto-ignition is experimently analysed and discussed in detail.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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