• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.181-188
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• 2012

대향류확산화염의 화염소화에 있어서 에지화염 역할에 관한 실험적 연구가 진행되었다. 속도비, 버너직경, 그리고 버너간격을 변화시키며 수행된 실험에서 전체신장률에 따른 화염소화 임계질소몰분율의 그래프는 c-커브 형태로 나타났다. 고신장률화염에서는 화염소화 임계질소몰분율의 그래프가 하나의 곡선으로 일치하였으며, 화염이 일차원의 응답특성을 갖는 것을 확인하였다. 화염 소화는 바깥 에지화염이 반경방향으로의 진동 후에 화염 중심으로 수축하며 소화하는 영역, 진동 없이 화염중심으로 수축하며 소화하는 영역, 그리고 바깥 에지부분의 수축과 진동 없이 화염중심에 화염 구멍이 생기며 소화하는 영역으로 세 가지 모드로 나타났다. 화염 표면온도 측정과 에너지 방정식의 각항을 수치해석 한 결과를 토대로 에지화염부분에서의 반경방향 전도 열손실이 에지화염의 불안정을 야기한다는 것과 전도를 통한 열 공급뿐만 아니라 대류를 통한 열 공급도 바깥 에지화염의 안정화에 기여한다는 것을 보였다. 그리고 반경방향의 전도열손실이 수축하며 소화하는 메커니즘의 지배적인 역할을 함을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.179-188
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• 2011

본 연구에서는 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성에 있어서 탄화수소 연료의 첨가효과를 알아보기 위하여 상온, 고압, 정적상태의 연소실에서 실험을 수행하였다. 층류화염전파속도는 상세반응기구와 전달물성치를 사용하여 계산하였고 이를 실험으로 측정된 값과 비교하였다. 탄화수소 연료가 첨가된 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성은 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성의 관점에서 평가되며 희박예혼합 화염에 대해 실험으로부터 측정된 셀불안정성을 유발하는 임계 Peclet 수는 이론적으로 얻어진 값과 비교하였다. 실험결과는 반응혼합물에 탄화수소 계 연료의 첨가량이 증가할수록 화염전파속도는 감소함을 보였다. 합성가스-공기화염에 프로판과 부탄을 첨가하였을 경우 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성이 감소하여 셀 형성은 현저하게 감소하였다. 반면 메탄을 첨가하였을 경우 셀 불안정성이 완화되는 효과는 없었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.275-278
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• 2006

[ $CH_4-He/Air$ ] 대향류 확산화염의 저 화염 신장율에서 진동 불안정성에 관하여 실험적으로 연구하였다. 저 화염 신장율에서 진동 불안정은 Le가 1보다 클 때 소화한계 부근에서 발행하고 측면방향 열손실이 중요한 역할을 한다. 화염이 진동할 때 화염의 형태는 전진하거나 후퇴하는 edge flame이고 진동의 동적거동은 성장, 조화 그리고 감쇠 진동 모드 세 가지로 나타났다. 전체 화염 신장율이 감소하면 진동의 진폭은 커지게 되는데 이는 화염의 크기가 감소하게 되어 측면 열손실이 증가하였기 때문이다. 저 화염 신장율에서 edge flame의 진동 불안정성은 Le 뿐만 아니라 복사와 측면 열손실도 밀접한 관계가 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-8
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• 2012

희석된 수소-공기 확산화염의 응향 응답 특성을 저압과 고압 영역에서의 화염 구조 해석을 토대로 수치적으로 조사하였다. 음향 주파수가 증가함에 따라 어느 압력 영역에서든 열방출율의 비선형 축적현상에 의해 유한 화학반응의 효과가 증진된다. 이는 결국 높은 음향 증폭으로 이어지게 된다. 동일한 계산 결과를 압력 감응 시간지연 모델에 의해 재해석하였다. 시간 지연 모델의 적절한 적용을 통해, 각 압력 영역에서 시간지연과 간섭지수 인자가 정량화되었다. 음향 증폭의 정도를 나타내는 간섭지수는 어느 압력 영역에서든 1000 Hz 근처에서 최고값을 나타내었고, 고압영역에서 화염이 더 불안정한 응답을 보였다. 음향 주파수에 따른 간섭지수의 변화 경향은 기존의 증폭지수 변화 경향과 잘 일치하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제10권1호
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• pp.24-38
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• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권4호
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• pp.343-351
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• 2016

초임계 환경에서 작동하는 와류형 분사기의 극저온 질소 분무특성을 3차원 LES 수치기법을 적용하여 연구하였다. 초임계 상태에서 질소의 상태량을 예측하기 위해 초임계 상태에서 적용되는 상태방정식들을 비교하여 가장 정확한 SRK 상태방정식을 적용하였다. 또한 점성계수와 열 전도도는 Chung이 제안한 고압상태 혼합물에 대한 방정식을 적용하였으며 확산계수는 Fuller의 이론에 Takahashi가 제안한 방정식을 적용하였다. 질소로 채워진 50bar의 챔버에 5bar의 차압으로 질소를 분무하여 수치해석을 수행하였다. FFT를 이용한 주파수 분석을 통해 대수적 Smagorinsky와 동적 Smagorinsky를 실험결과와 비교하여 동적모델이 더 적합함을 판단하였다. 분사기 내부의 액막, 가스층에서 나타나는 불안정성과 분사기 외부에서 나타나는 불안정성의 원인에 대해 분석하고, 불안정성이 분사기 내부로 전파되는 현상에 대해 조사하였다. 또한 분무각에 대하여 실험 결과와 비교 검증하였다.