• 한국추진공학회지
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• 제20권1호
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• pp.43-49
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• 2016

초음파 진동자에 의해 미립화된 탄화수소계 액체연료를 분사하는 버너(burner)의 연소특성을 고찰하기 위한 실험이 수행되었다. DSLR 카메라를 이용하여 미립화된 액체연료의 화염형상을 획득하였고, 이미지 후처리를 통해 그 구조를 면밀히 분석하였다. 또한 열전대를 이용하여 연소장의 온도도 측정하였다. 그 결과, 버너 내부에 주입되는 수송가스의 질량유량과, 초음파 진동자의 진폭에 비례하여 화염의 크기가 커졌다. 또한, 버너 작동조건의 변이에 따른 연소장의 온도분포를 측정, 제시한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권12호
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• pp.1209-1215
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• 2012

관내 예혼합화염에서 나타나는 평면화염부터 난류화염거동까지의 천이현상에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 천이현상의 관찰을 위해 관내에 평면화염을 형성하였고, 화염면 중심에 $CO_2$ 레이저를 조사하여 국부 화염속도를 증가시켰다. 레이저에 의해 변형된 화염은 전체 화염면적의 증가와 진동 불안정성의 거동을 보이며 전파한 후, 큰 소음과 함께 난류화염의 거동을 보이며 관 바닥으로 전파한다. 본 연구에서는 난류화염거동이 나타나기 전까지의 변형된 화염에 대한 동적 거동을 관찰하여 분석하였고, 이에 대한 물리적 모델을 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.1-8
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• 2016

초음파 진동자에 의해 미립화된 탄화수소계 액체연료를 연소시키는 버너의 연소장을 가시화시키기 위한 실험이 수행되었다. 초고속카메라와 열화상 카메라를 이용하여 화염형상 및 연소장 이미지를 획득하였으며, 후처리를 통해 화염과 연소장의 구조 및 거동을 면밀히 분석하였다. 수송기체 유량이 증가하면 연소반응이 촉진되어 연소영역이 신장되고, 반응온도가 증가하였다. 또한, 시간에 따른 가시화염과 IR 연소장의 거동변화를 비교분석하여 화염의 진동특성을 고찰하였다.

• 한국가스학회지
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• 제26권6호
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• pp.37-44
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• 2022

본 연구에서는 SN(Swirl Number)는 같지만 코어부와 스월러부의 질량유량비(m)가 다른 저선회 노즐 2종을 설계하여 상압 연소성능 시험을 수행하였다. 각 노즐에 대해 단열화염온도에 따른 연소성능 실험을 수행하였고 화염구조 특성, NOx 배출 특성, 연소진동 모드를 파악하였다. 화염구조가 크게 차이가 있었지만 CO 배츨 특성은 유사하였고 NOx 배출 특성도 화염구조보다는 연소진동과 더 큰 관련성이 있음을 보였다. 연료노즐의 위치를 변경하여 대류지연시간을 조절하면서 연소진동 및 NOx 배출 특성을 파악하였는데 대류지연시간이 연소진동 주기의 (3+4n)/4±1/4 (n=0,1,2,...) 영역에 들어올 때 진소진동이 강하게 나타나고 반대의 경우는 연소진동이 아주 약하게 발생함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권7호
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• pp.79-88
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• 2006

본 논문에서는 대와동모사를 이용하여 모형 가스터빈 연소기에서 난류 예혼합연소의 선회 유동구조와 화염특성이 검토되었다. 비정상 화염 거동을 모사하기 위하여 G-방정식 화염편 모델이 적용되었다. 결과로서, 입구 선회수 증가에 따른 코너 및 중앙 재순환 유동이 뚜렷한 차이를 보이며, 화염의 길이도 점차 감소됨을 확인 할 수 있었다. 또한 강선회 조건에서 역화현상의 원인이 확인되었다. 정확한 비정상 화염거동의 모사를 위하여, 연소실 내 음향파 거동의 예측성능이 우선적으로 검토되었으며, 스텝 모서리 근처에서 생성된 와동이 화염면 변동에 가장 큰 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 마지막으로 비정상 화염-와동 상호작용에 대한 해석을 통해 선회와 음향파의 전개로부터 생성된 와동의 진동이 화염면 및 열발생의 변동과 밀접하게 관련되어짐을 체계적으로 규명하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2354-2359
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• 2007

Influence of changing combustor pressure on flame stabilization and emission index in the swirl-stabilized flame was investigated. The combustor pressure was controlled by suction fan at combustor exit. Pressure index ($P^{\ast}$=Pabs/Patm), where Pabs and Patm indicated the absolute pressure and atmosphere pressure, respectively, was controlled in the range of 0.7${\sim}$1.3 for each equivalence ratio conditions. The flammable limits of swirl flames were largely influenced by changing combustor pressure and they showed similar tendency with laminar flames. NOx emission index decreased with decreasing pressure index for overall equivalence ratio conditions. R.m.s. of pressure fluctuations is increased with decreasing combustor pressure. This flame fluctuation caused incomplete combustion, hence CO emission index increased. These oscillating flames were measured by simultaneous $CH^{\ast}$ chemiluminescence time-series visualization and pressure fluctuation measurement.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.756-762
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• 2011

화염유도로 냉각시스템은 발사체 엔진의 점화 시 발생하는 충격파를 감쇠하는 중요한 역할을 수행한다. 또한 이 시스템은 발사체의 구조와 페이로드를 손상시킬 수 있는 커다란 진동을 감소시키기도 한다. 나로우주센터의 발사대에 설치된 화염유도로 냉각시스템은 발사체 엔진의 화염에 직접 물을 분사시키도록 구축되었으며, 나로호의 비행시험 결과는 화염유도로를 냉각하는 관점에서 이 방법이 기능상 우수함을 보여 주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권9호
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• pp.905-912
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• 2006

Experiments in low strain rate methane-air counterflow diffusion flames diluted with $CO_2$ have been conducted to investigate the flame extinction behavior and edge flame oscillation in which flame length is less than the burner diameter and thus lateral conductive heat loss in addition to radiative loss could be remarkable at low global strain rates. The critical mole fraction at flame extinction is examined in terms of velocity ratio and global strain rate. It is seen that flame length is closely relevant to lateral heat loss, and this sheets flame extinction and edge flame oscillation considerably. Lateral heat loss causes flame oscillation even at fuel Lewis number less than unity. Edge flame oscillations are categorized into three: a growing-, a harmonic- and a decaying-oscillation mode. Onset conditions of the edge flame oscillation and the relevant modes are examined with global strain rate and $CO_2$ mole fraction in fuel stream. A flame stability map based on the flame oscillation modes is also provided at low strain rate flames.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권4호
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• pp.343-349
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• 2006

Systematic experiments in $CH_4/Air$ counterflow diffusion flames diluted with He have been undertaken to study the oscillatory instability in which lateral flame size was less than burner nozzle diameter and thus lateral heat loss could be remarkable at low global strain rate. The oscillatory instability arises for Lewis numbers greater than unity and occurs near extinction condition. The oscillation is the direct outcome from the advancing and retreating edge flame. The dynamic behaviors of extinction in this configuration can be classified into three modes; growing, harmonic and decaying oscillation mode near extinction. As the global strain rate decreases, the amplitude of the oscillation becomes larger. This is caused by the increase of lateral heat loss which can be confirmed by the reduction of lateral flame size. Oscillatory edge flame instabilities at low global strain rate are shown to be closely associated with not only Lewis number but also heat loss (radiation and lateral heat loss).

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권12호
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• pp.1193-1199
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• 2012

액체연료를 사용하는 풀화재에서 화염불안정성에 대하여 산화제 유속변화와 농도변화의 효과를 알아보기 위해 컵버너 실험을 수행하였다. 연료는 헵탄을 사용하였고, 산화제는 공기에 질소와 이산화탄소를 희석하였다. 소화근처에서 축방향 및 화염 밑면에서 두 가지 형태의 대표적인 불안정성이 관찰되었다. 화염 밑면에서 발생되는 불안정성은 셀, 스윙, 회전 모드로 특성화 할 수 있고, 산화제의 유속이 증가할수록 모든 불활성 기체에서 셀, 스윙 모드에서 회전모드로 천이하였다. 이러한 화염밑면 불안정성에 영향을 미치는 변수들을 파악하기 위하여 초기혼합률, Le 수, 단열화염온도에 대해서도 함께 조사되었다. 이 중 Le 수가 불안정성 모드와 가장 큰 상관관계를 보이고 있지만 보다 정확한 관계를 규명하기 위해서는 더 많은 실험조건에서의 결과가 요구된다. 또한, 소화농도근처의 화염에서는 유속이 작거나 큰 경우에는 축방향 주기적인 진동불안정성이 나타나지 않고, 적절한 산화제 속도 영역에서만 관찰된다. 이는 작은 유속에서는 증발하는 연료속도가 임계유속이하이며, 큰 유속에서는 반응중인 연료유속과 산화제 유속이 유사하기 때문으로 판단된다.