• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.285-291
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• 2012

비예혼합 화염의 안정성에 관한 종래의 연구는 연료노즐이나 퀄의 형상에 초점을 많은 맞추어 왔으나 화염안정화에 중요한 연료의 후퇴거리 및 공기노즐의 홀 형상에 대한 연구는 상대적으로 부족하여 이에 관한 연구가 절실한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 메탄 분류 후퇴거리 및 2 차 공기의 홀 형상에 따른 연소특성을 관찰하기 위해 동축 삼중관 형태의 버너를 설계하였다. 1 차 공기는 스월러를 통하여 분류하였고, 2 차 공기는 홀 형상 및 슬릿 형상의 각 노즐로부터 분류되었다. 본 연구에 사용된 실험실 스케일 버너로부터 2 차 공기의 유속은 화염의 형태에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 후퇴거리의 경우 공급관외경의 절반에 해당하는 거리로 설정했을 때 화염이 안정적으로 존재하고, 휘도는 더욱 높아짐을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.780-787
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• 2019

본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.443-449
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• 2014

가스터빈 희박 예혼합 연소기에서 발생하는 연소 불안정 현상을 예측하기 위하여 열음향 해석 기법이 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 이러한 모델들은 전체 연소기 시스템과 화염의 형상을 과도하게 단순화함으로써, 모델 정확도에 한계를 드러내왔다. 본 연구에서는 두 가지 측면에서 열음향 모델의 정확도를 개선하고자 하는 노력을 시도하였다. 우선 화염의 위치를 연소기 입구가 아닌 실제 계측 결과를 반영할 수 있도록 열음향 모델을 수정하였으며, 두 번째로는 열 발생 위치가 얇은 화염의 형태가 아닌, 실제 화염의 형상과 같이 열 분포 현상을 반영할 수 있도록 하였다. 모델 수정 결과 기존의 열음향 모델 대비, 불안정 현상의 성장률을 예측하는데 있어서 오차가 줄어드는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.3647-3653
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• 2010

본 오디오 스피커로 음향 가진과 비가진 된 충돌 역 확산화염에서 화염의 형상과 열전달 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 가진에 의해 화염은 반응대가 넓어지고 화염 길이는 좀 더 짧아지는 경향을 보이며 충돌판의 정체점에서 열전달 성능인 열유속은 가진에 의해 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 가진 효과는 당량비가 높은 과농한 상태 보다 상대적으로 낮은 혼합 상태에서 효과적으로 영향을 미치는 것으로 파악되는데 이는 가진에 의해 주위산화제가 연료 분류로의 유입이 향상되어 나타나는 것으로 판단된다. 이러한 현상으로 본 연구에서는 당량비가 0.8인 경우 정체점에서 총 열유속이 최대 57% 증가되는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구를 통해 가진 연소가 충돌 분류 화염에서 열전달 성능을 향상시키는데 효과적인 방법임을 확인하게 되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1134-1139
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• 2004

Recently, development of flame control scheme has been hot issues in the combustion engineering. It has been held that flame shape can be controllable by pressure inside combustor. The influence of combustor atmospheric pressure on flame shape was investigated in the present study. The flame shape, flammable limit, flame temperature and nitric oxide emission were measured as functions of combustor atmospheric pressure and equivalence ratio. The reaction region became longer and wider with decreasing combustor atmospheric pressure by direct photography, hence reduction of blow off limit. This tendency was also observed in the mean flame temperature distribution. Nitric oxide emission decreased with decreasing combustor atmospheric pressure. Low NOx combustion is ascribed to wide-spread reaction region in the low atmospheric pressure condition. These results demonstrate that flame shape and nitric oxide emission can be controllable with combustor atmospheric pressure.

• 한국추진공학회지
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• 제23권4호
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• pp.70-80
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• 2019

화염 가시화가 가능한 모델 연소실에서 형상과 리세스 길이가 다른 6종의 동축 와류형 분사기를 이용한 연소실험을 수행하였다. 실제 추진제 대신 기체메탄과 기체산소를 사용하여, 분사기 설계와 실험 조건이 화염구조와 연소 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 실험조건뿐 아니라 리세스 길이 및 오리피스 직경과 같은 분사기 형상은 연소 안정성에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 연소불안정의 발생에 따라 열방출 패턴의 형상이 달라지는 것이 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권6호
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• pp.1-8
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• 2012

본 연구에서는 정상초음파의 간섭에 의해 야기되는 프로판/공기 예혼합화염의 사각관내 전파거동 및 구조안정화를 규명하기 위한 실험결과를 제시한다. 전파화염의 이미지는 고속카메라를 이용하여 획득하였으며, 이미지 후처리를 통해 정상초음파 유무에 따른 화염선단의 구조변이와 전파속도를 상세히 관찰하였다. 전파속도는 정상초음파가 교반하는 경우 증가하였으며, 이론당량비에서 벗어남에 따라 초음파의 영향은 보다 크게 발현하였다. 정상초음파에 의한 화학반응과 혼합의 촉진은 화염선단의 형상에 대한 부력의 영향을 압도하여 화염의 구조적 안정화에 기여한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.294-299
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• 2012

연소기 내의 연소반응 촉진 및 연소불안정성 해결의 단초를 제공하기 위해, 정상초음파가 개재된 프로판/공기 예혼합화염의 구조거동을 고찰하는 연구를 수행하였다. 화염대의 구조 변이를 가시화하기 위해 슐리렌 기법을 이용하였으며, 당량비에 따른 화염선단의 형상 및 화염 전파속도의 변화를 확인할 수 있었다. 정상초음파는 화염선단을 찌그러뜨렸고, 난류 화염으로의 천이를 가속시켰다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.379-385
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• 2010

본 연구는 V-gutter형 보염기를 장착한 연소기 내에 발생한 연소 주파수의 발생 메커니즘에 대해 규명하는 것이다. 연소기는 $40{\times}40mm$의 단면적을 가진 긴 덕트 형상을 가지고 있으며, 10,12,14mm의 폭을 가진 V-gutter 형의 보염기를 장착하였다. 연료로 CNG를 수직 분사하여 실험을 수행하였다. 연소시 발생하는 주파수는 연소기의 형상에 기인한 1L 종방향 모드가 발생함을 확인하였다. 또한 보염기의 크기가 화염 가능 영역의 범위에 영향을 미침을 확인하였다. 그리고 종방향 모드의 압력변동이 화염 구조에 중요한 영향을 미침을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.118-128
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• 2004

화염에 의한 종방향 공력 특성의 변화를 해석하기 위하여 고형 화염 모형을 이용한 풍동 시험과 고형 화염 모형과 제트 화염 모델을 이용한 난류 유동 수치 해석을 실시하였다. 화염 경계면 근사 가법을 이용하여 산출한 형상을 본떠 화염 모형을 제작하였으며 제트 화염 모델링 기법을 이용하여 공기와 실제 화염의 열역학적 차이로 인한 오차를 보정한 공기 제트 화염을 생생하였다. 화염과 외부 공기의 간섭에 대해 난류 모델간의 비교를 통하여 정확도와 격자 의존성 등에서 Spalart-Allmaras 모델이 좋은 결과를 주었다. 수치 해석을 통하여 고형 화염 모형과 제트 화염의 차이를 분석하였으며, 실제 비행 시험에 대한 화염 영향을 분석하기 위하여 연소실과 대기 압력 비와 레이놀즈수에 따른 변화를 해석하였다.