• 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 for Aeronautical & Space Sciences
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• v.34 no.7
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• pp.97-104
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• 2006

The spray and breakup characteristics of swirling liquid sheet were investigated by measuring the spray angle and breakup length as the axial Weber number Wel was increased up to 1554 and the ambient gas pressure up to 4.0MPa. As Wel and ambient gas density increased, the disturbances on the annular liquid sheet surface were amplified by the increase of the aerodynamic forces, and thus the liquid sheet disintegrated near from the injector exit. The measured spray angles according to the ambient gas density were different before and after the sheet breaks. Before the liquid sheet breaks, the spray angle was almost constant, but once the liquid sheet started to breakup, the spray angle decreased. And the breakup length decreased because of the increase of the aerodynamic force as the ambient gas density and Wel increased. Lastly, the measured breakup length according to the ambient gas density and Wel was compared with the result by the linear instability theory. We found that the corrected linear instability theory considering the attenuation of sheet thickness agrees well with our experimental results.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.8-8
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• 1999

2-유체 인젝터의 분무연소에 대한 통찰 및 구조에 대한 이해와 연료-공기 혼합과 연소반응의 물리적 이해에 필요한 수치적 모델의 개발 및 검증을 위해서는 2유체 시스템에서 액체 및 기체 각각의 기본적 특성인 액적크기, 액적속도, 액적의 질량플럭스(flux), 가스상의 속도측정 등이 필요하다. 특히, 액체분무에서는 액적의 크기를 예측하는 것이 매우 중요한 과제이며, 액적의 크기에 영향을 주는 인자들로는 노즐의 형태, 분사액체의 물성치(점도, 표면장력, 밀도), 주위기체의 조건(온도, 압력, 응축과 증발현상), 분사압력 등이 있다. 그러나, 실제 분무액적의 크기는 분포를 가지므로 같은 SMD를 가지더라도 그 분포의 정도는 크게 다를 수 있어 결과적으로 분무액적의 크기를 평균값만으로 표현하는 것은 불충분할 뿐만 아니라 그 적용에도 한계를 가지게 된다. 따라서 분무액적의 평균크기와 함께 그 분포의 정도 등을 함께 나타내려는 시도가 많은 과학자들에 의하여 연구되었다.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.19 no.3
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• pp.123-129
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• 2014

A diesel spray overall SMD (Sauter mean diameter) in a spray chamber was simulated with CFD by varying the compression ratio in the spray chamber from 18:1 to 100:1. The gas densities of the spray chambers for the compression ratios of 18:1 and 100:1 were 17.97 and $74.8kg/m^3$, respectively. Standard KIVA-3V code was used for the CFD simulation. Various fuel injection patterns such as single injection, pilot injection and split injection were used for the CFD simulation. Fuel injection pressures for the simulated diesel sprays are 90 and 120 MPa. As the compression ratio increases, the CFD simulated SMD was decreased, which was generally in agreement with previous experimental studies.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2012.04a
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• pp.258-261
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• 2012

풀화재에서 화염화염진동은 주위공기와의 밀도차에 의한 부력효과에 기인하여 주로 발생한다. 본 연구는 풀화재의 화염불안정성에 대해 산화제 유속 및 농도 변화에 따른 효과를 검토하기 위하여 컵버너 실험을 수행하였다. 실험결과는 산화제의 농도를 변화시켰을 경우에는 산화제의 불활성기체의 농도가 증가할수록 청염의 길이가 길어지고 컵버너 끝단으로부터 부상되는 것이 관찰된다. 한편, 산화제의 유속이 증가함에 따른 진동주파수가 감소함을 보인다. 이는 무차원 변수로 표현되는 주파수와 부력의 관계로 도시하였을 때 다양한 속도스케일을 사용할 수 있었지만, 연료와 산화제의 유속차로 정의되는 특성속도인 경우에 정지되어 있는 공기중에서의 풀화재 진동과 일치하는 관계식을 얻을 수 있었다. 그리고 진동주파수는 산화제 희석율과는 특정한 관계를 보이지 않는데 이는 국부적 화염구조와 연관성을 가지기 때문으로 판단된다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.209-213
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• 2005

The effects of density change of ambient gas on mixture formation process have been investigated in high temperature and pressure field. To analyze the mixture formation process of evaporating diesel spray is important for emissions reduction in actual engines. Ambient gas density was selected as experimental parameter. The ambient gas density was changed from $r_a=5.0kg/m^3\;to\;r_a=12.3kg/m^3$ with a high pressure injection system(ECD-U2). For visualization of the experiment phenomenon, a CVC(Constant Volume Chamber) was used in this study. The ambient temperature and injection pressure are kept as 700K and 72MPa, respectively. The images of liquid and vapor phase in the evaporating free spray were simultaneously taken by exciplex fluorescence method. As experimental results, with increasing ambient gas density, the tip penetration of the evaporating free spray decreases due to the increase in the drag force from ambient gas.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.503-503
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• 2012

본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압 펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 $N_2$와 $SF_6$ 혼합기체 종류와 여러 가지 기체압력에서 전기 트리거를 이용한 방전현상을 전기, 광학적으로 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 10 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr, 1기압, 2 기압에서 실험을 진행하였고, $N_2$에 대한 $SF_6$의 혼합비율을 0~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 전기 트리거 신호가 인가된 펄스 방전 스위치의 방전전압 및 방전 기작원리, 트리거 스위칭 지연시간, 트리거 절연파괴 기작원리, 그리고 이때 생성된 플라스마의 전자 온도 및 밀도에 관한 전기광학 특성 등에 관한 기초연구를 수행하였다. 트리거 펄스가 있을 때의 방전개시전압은 트리거 지연시간 20 us 에서 최소가 되는 특성을 보이며, 이때의 SF6 함량에 따른 최소방전전압과 트리거 펄스가 없을 때의 방전전압을 서로 비교하였다. 이를 통하여 A-K gap 10 mm 조건에서 20 us의 트리거 펄스의 지연시간을 가지는 방전 개시전압은 트리거 펄스가 없을 때 전극 간격이 6 mm에 해당되는 방전개시 전압 값을 가짐을 실험적으로 보였다. 이는 트리거 펄스에 의하여 전극 주위에 쉬스가 형성되며, 이로 인한 전극 간격이 가까워지며, 이와 같은 효과 때문에 방전개시전압은 그만큼 낮아지는 것으로 해석 할 수 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.3
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• pp.309-314
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• 2012

Flame flickering occurs mainly because of the buoyancy force for pool fires under ambient air. The cup-burner flame was used for experimental investigation of the effect of the oxidizer velocity on the gravitational instability. The results showed that the flickering frequency decreased with increasing oxidizer velocity. The frequency-buoyancy relation with nondimensional variables coincided with that of the buoyant flume and pool fires when the characteristic velocity was defined as the difference between the fuel and oxidizer velocities, which implies that the origin of the gravitational instability is the Kelvin-Helmholtz instability in the shear layer. The effect of the oxidizer composition on the instability was also examined through nitrogen dilution in the oxidizer stream. As the concentration of inert gas increased, the length of the blue flame increased and lift-off behavior was observed. The oscillation frequency was independent of the dilution ratio, but was related to the local flame structure.