• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.14 no.1
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• pp.37-41
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• 2010

The most important element for improving the process safety that occurs from the flare system installed to convert into safe materials by burning the inflammable or toxic gases within the process and this is specified in the API 521 Code so that the radiation does not cause a risk factor. The flames that occur from the flare stack holds the shape of jet fire due to the pressure and flow velocity of discharge gas. This study has identified the shape of flames by using the Chamberlain Model rather than the API 521 Code method, analyzing the radiation due to this.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 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 Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.7
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• pp.729-738
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• 2010

The characteristics of lifted butane flames diluted with nitrogen have been investigated experimentally in order to elucidate the mechanism of individual flame oscillation modes. Flame oscillations in laminar free-jet lift-off flames are classified into the following five regimes: a stabilized lift-off regime (I), a heat-loss-induced oscillation (II), a buoyancy-induced oscillation along with a heat-loss-induced oscillation (III), a combined form of an oscillation prior to blow-out and a heat-loss-induced oscillation (IV), and a combination of an oscillation prior to blow-out and a buoyancy-induced oscillation along with a heat-loss-induced oscillation (V). The characterization of the individual flame oscillations modes are presented and discussed using Strouhal numbers and their relevant parameters by the analysis of the power spectrum for temporal variation of the lift-off height.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.30 no.1
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• pp.1-7
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• 2019

MANPADS (man-portable air defense system) is a counterweapon system against enemy aircraft, tracking the MWIR (mid-wavelength of infrared) signature of the plume. Under foggy conditions, however, multiple scattering phenomenon caused by the particles affects the MWIR transmittance, and the MANPADS detection performance. Therefore, in this study we analyzed the lock-on range of MANPADS with varying fog conditions and plume characteristics. To analyze the optical extinction properties and transmittance in fog, Mie scattering theory and analytic solution of the radiative-transfer equation are utilized. In addition, we used flare signature as an alternative MWIR light source. We confirmed that the lock-on range could be noticeably reduced under conditions of mist, and proportional to the flare temperature.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.2
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• pp.271-276
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• 1989

Flame spreading over a hydrocarbon fuel surface has been investigated for liquid fuels such as kerosene and diesel, using thermocouple. Without forced convection, it was clearly found that the flame spreading was mainly controlled by the liquid fuel surface flow. Furthermore, the radiative heat transfer was dominant over a conductive heat transfer in kerosene. But in diesel the latter was found to be more influential than the former, when the direction of windflow was the same as that of flame spreading. The oscillation period and amplitude of the flame spreading velocity increase if the windflow is blowing in the direction of the flame spreading velocity, and decrease if the direction of windflow is blowing against the flame spreading direction.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 2003.10a
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• pp.196-201
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• 2003

대부분의 고체와 액체의 연소는 고체의 열분해에 의해 생성되는 가연성 기체나 액체의 증발에 의한 가연성증기가 공기중에 확산되는 형태의 확산연소이다. 이런 확산 연소에서 연소속도를 지배하는 요소는 연료와 산화제의 확산속도이며 고체와 액체 연료의 경우 기체상태의 열분해 생성물이나 증기의 생성속도가 연소속도에 영향을 미치는 요소가 된다. 이러한 형태의 연소에서 연료와 산화제의 공급상태에 따라 발열량 및 화염의 형태 등이 영향을 받게 된다. 화재에서 화재의 확대에 영향을 미치는 요소들 중에 화염의 높이와 복사열 에너지 등이 있다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.295-298
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• 2006

Experiments in methane-air low strain rate counterflow diffusion flames diluted with nitrogen have been conducted to study the behavior of flame extinction and edge flame oscillation in which lateral conduction heat loss in addition to radiative heat loss could be remarkable at low global strain rates. Onset conditions of edge flame oscillation and flame oscillation modes are also provided with global strain rate. It is seen that flame length is closely relevant to lateral heat loss, and this affects flame extinction and edge flame oscillation. Edge flame oscillations in low strain rate flames are categorized into three: a growing oscillation mode, a decaying oscillation mode, and a harmonic oscillation mode. The regime of flame oscillation is also provided at low strain rate flames.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.3
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• pp.309-319
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• 2011

We experimentally investigated lifted propane jet flames diluted with nitrogen to obtain flame-stability maps based on heat-loss-induced self-excitation. We found that heat-loss-induced self-excitations are caused by conductive heat loss from premixed flame branches to trailing diffusion flames as well as soot radiation. The conductive-heat-loss-induced self-excitation at frequencies less than 0.1 Hz is explained well by a suggested mechanism, whereas the oscillation of the soot region induces a self-excitation of lift-off height of the order of 0.1 Hz. The suggested mechanism is also verified from additive experiments in a room at constant temperature and humidity. The heat-loss-induced self-excitation is explained by the Strouhal numbers as a function of the relevant parameters.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.25-25
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• 1999

응답 함수는 추진제의 연소 불안정성을 예측하는데 사용되는 중요한 측정 방법중 하나이다. 복사 열속과 압력은 연소 불안정을 일으키는 주요인으로 알려져 있다. 최근에는 레이저 기술의 발달로 비접촉 방식으로 외부에서 연소장을 교란하여 불안정성을 판단하는 실험 연구가 많이 이뤄지고 있다. 이러한 실험 연구에 대한 해석 및 예측을 위하여 많은 연구자들이 이론 응답 함수를 구하려는 노력들을 하고 있다. De Luca 등이 복사열에 대한 응답 함수를 제안한데 이어 Brewster 등은 QSHOD 가정과 추진제 내부로의 복사열 흡수비를 고려하여 응답 함수를 구하였다 Lee 등은 ZN 방법을 사용하여 Brewster의 응답 함수를 재계산 하였다. 이와 같은 이론 응답 함수들은 연소 불안정성에 대한 유용한 정보들을 제공하였음에도 불구하고, 현상을 너무 단순화하였다는 한계를 가지고 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.12 no.1
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• pp.36-43
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• 1988

A two phase model for the simulation of flame propagation has been developed and applied to a mixture of coal air. The effects associated with changes in the initial coal partial equivalence ratio and the initial diameter of particles on the structure of laminar flame propagation have been studied qualitatively and quantitatively. Especially the flame structure, the burning velocity, and the thermal behavior were evaluated. It was found that the radiative heat transfer absolutely dominates over the conduction mode. The increase in particle size was seen to contribute to an obvious increase in burning velocity for fuel lean and stoichiometric mixture. But for fuel rich mixture, the burning velocity was found to exhibit a weaker dependence on particle size.