• 한국추진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.40-49
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• 2016

본 연구의 목적은 저선회 모델 연소기에서 저선회 연소의 특성을 확인하는 것이다. 이를 위해 선회각도에 따른 화염의 형상 및 안정화 영역, 배기성능에 대한 평가가 실험적으로 수행되었다. 저선회 연소의 큰 특징은 화염이 부상되어 존재하게 되는데, 이러한 부상화염은 확대유동과 예혼합 화염의 전파특성이 절묘하게 결합되어 발생하게 된다. 본 연소기에서 이러한 부상화염의 특징을 속도 유동장을 통하여 확인하였으며 화염을 가시화하여 나타내었다. 가시화된 화염은 열용량과 당량비에 따라 분류하였다. 선회각도의 변화에 따른 연구를 통해 선회각도만으로도 희박 가연한계를 확장시킬 수 있음을 보였다. 또한 선회각도가 증가할수록 혼합이 향상되고 체류시간이 짧아져 NOx와 CO의 배출이 감소되는 것으로 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권11호
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• pp.1368-1375
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• 2004

Measurements of OH chemiluminescence in an atmospheric pressure, laboratory-scale dump combustor at equivalence ratios ranging from 0.63 to 0.89 were reported. The signal from the first electronically excited state of OH to ground state was detected through a band-pass filter with an ICCD. The objectives of this study are two: One is to see the effects of equivalence ratio on global heat release rate and local Rayleigh index distribution. To get the local Rayleigh index distribution, the line-of-sight images were inverted by tomographic method, such as Abel do-convolution. Another aim is to investigate the validity of using OH chemiluminescence acquired with an ICCD as a qualitative measure of local heat release. For constant inlet velocity and temperature, the overall intensities of OH emission acquired at different equivalence ratio showed periodic and higher value at high equivalence ratio. OH intensity averaged over one period of pressure increased exponentially with equivalence ratio. Local Rayleigh index distribution clearly showed the region of amplifying or damping the combustion instability as equivalence ratio increased. It could provide an information/insights on active control such as secondary fuel injection. Finally, local heat release rate derived from reconstructed OH images were presented fur typical locations.

• 한국추진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.37-44
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• 2015

정상초음파의 영향을 받는 메탄-공기 예혼합화염의 주파수-당량비 상관도 분석을 위한 실험적 연구가 수행되었다. 고속카메라를 이용하여 예혼합화염의 전파영상을 획득하였으며, 영상 후처리를 통해 화염전파속도와 함께 화염의 전파거동을 면밀히 관찰하였다. 이론당량비 이하의 연료희박 당량비 구간에서 정상초음파가 개재할 때, 연소반응 촉진으로 인해 화염전파속도는 증가하였으나 화학반응강도가 포화상태에 이르는 당량비에서는 그 속도가 감소하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.46-53
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• 2017

본 논문은 "예혼합실+노즐+연소실"의 3단으로 구성된 예혼합 가스터빈 연소기의 열음향모델을 제시한다. 음향장의 동적특성은 화염섭동을 입력으로 화염면에서의 속도를 출력으로 하는 음향전달함수로 표현되었다. 음향전달함수의 극점들을 분석함으로서 음향장의 공진주파수는 각 단 사이의 면적비, 그리고 음향파가 각 단을 왕복 운동하는 3개 주파수들의 조합으로 주어짐을 보였다. 극점을 나타내는 함수의 형태를 분석하여 3단 연소기의 여러 파라미터가 변함에 따라서 공진주파수가 어떻게 변하는가에 대하여 해석적으로 분석하였고 문헌의 실험결과와 일치함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권4호
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• pp.425-432
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• 2004

The objective of this study is a qualitative comparison between line-integrated OH chemiluminescence(OH$\^$*/) image and its Abel inverted image to investigate the flame structure at different phase of the oscillating pressure field. PIV(Particle Image Velocimetry) measurements were conducted under non-reacting conditions to see the global flow structure and NOx emission was measured to investigate the effect of fuel-air premixing on combustion instability and emission characteristics. Experiments were carried out in an atmospheric pressure, laboratory-scale dump combustor operating on natural gas. Combustion instabilities in present study exhibited a longitudinal mode with a dominant frequency of ∼341.8㎐, which corresponded to a quarter wave mode of combustor. Heat release and pressure waves were in-phase when instability occurred. Results gave an insight about the location where the strong coherence of pressure and heat release existed. Also an additional information on active control to suppress the combustion instabilities was obtained. For lean premixed combustion, strong correlation between OH$\^$*/ and NOx emissions was expected largely due to the exponential dependence of thermal NOx mechanism on flame temperature.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.356-361
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• 2003

The objective of this study is a qualitative comparison between line-integrated OH chemiluminescence ($OH{\ast}$) image and its Abel inversion image at different phase of the oscillating pressure field. PIV(Particle Image Velocimetry) measurements were conducted under non-reacting conditions to see the global flow structure. Also NOx emission was measured to investigate the effect of fuel-air premixing on combustion instability and emission characteristics. Experiments were carried out in an atmospheric pressure, laboratory-scale dump combustor operating on natural gas. Combustion instabilities in present study exhibited a longitudinal mode with a dominant frequency of ${\sim}341.8$ Hz, which corresponded to a quarter wave mode of combustor. Heat release and pressure waves were in-phase when instability occurred. Results gave an insight about the location where the strong coherence of pressure and heat release existed. Also an additional information on active control to suppress the combustion instabilities was obtained. For lean premixed combustion, strong correlation between $OH{\ast}$ and NOx emissions was expected largely due to the exponential dependence of thermal NOx mechanism on flame temperature.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.658-665
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• 2014

선박용 디젤엔진에서 천연가스의 사용기술은 NOx, SOx 및 GHG의 배출을 단독으로 크게 삭감할 수 있는 기술이다. 특히 셰일가스의 등장으로 가스의 공급이 확대될 것으로 예상되는 가운데 추진기관용 2행정기관에의 이용이 적극적으로 개발 검토되고 있다. 가스엔진의 출력성능은 디젤기관과 비교하여 큰 차이를 보이지 않았으며 연료소비율은 약간 개선되는 것으로 보고되고 있다. 그러나 배기특성에 있어서는 연소기술에 따라서 다른 성능을 나타내고 있으며 희박연소기술에 의하여 NOx 배출량은 85%정도의 감축이 가능한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 가스엔진의 연소생성물의 발생량을 시뮬레이션 할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 희박연소의 영향은 물론 예혼합연소와 확산연소에 의한 영향도 시뮬레이션 할 수 있는 기능을 가지고 있다. 이를 위해서 실린더 내 상태변화는 2영역모델(Two-zone model)을 이용하고 열발생율 패턴은 Wiebe 함수를 이용하며, 공연비를 입력데이터로 하여 다양한 연소조건에서의 배기생성물의 발생량 예측을 가능하게 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.70-79
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• 2013

마이크로 가스터빈용 하이브리드/이중 선회제트 연소기의 비반응 유동 및 혼합특성에 관한 수치해석 연구가 수행되었다. 고정된 열부하에서 pilot 버너의 위치, 선회 각 및 방향이 주요 변수로 검토되었다. 결과로서, pilot 버너의 위치, 선회 각 및 방향의 변화는 버너 출구 근처의 난류 유동장, 특히 중앙 재순환영역 및 난류강도의 큰 변화를 초래하며, 화염안정성 및 배기성능의 큰 변화를 동반하게 된다. 실험결과와의 비교를 통해, 하이브리드/이중 선회제트 연소기의 개발을 위하여 화염안정성 및 배기의 측면에서 pilot 버너의 최적 위치, 선회각$45^{\circ}$ 그리고 정방향 선회유동 조건들이 선택되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.41-46
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• 2018

본 연구에서는 바이오가스 기반 예혼합 압축착화(Homogeneous charged compression ignition, HCCI) 엔진에 수소를 첨가하였을 때, 연소실 내부 압력, 온도 배출가스에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 자세히는 수소 첨가량과 과다공기량(${\lambda}$) 변화에 따른 연소실 압력 온도, 그리고 생성물로서의 NO, $CO_2$ 배출 특성을 화학 반응 해석 프로그램을 사용하여 고찰하였다. 대상의 엔진은 2300cc 바이오가스 엔진 발전기로서 압축비 13:1, 발전량 15kW 급이다. 과급압은 1.2bar 고정 조건이며, rpm은 1800rpm의 정속 조건이다. 엔진 연소 방식은 예혼합 압축 착화를 모사하였다. 본 연구를 진행하기에 앞서 바이오가스의 주요 조성인 메탄의 연소 및 산화 메커니즘에 대한 선행 연구에 대한 고찰을 통하여 연소반응 메커니즘을 규명하기 위한 반응 메커니즘 연구 기술의 경향을 살펴보고, 본 연구에 적용 가능한 반응 메커니즘을 선정하여 해석을 진행하였다. 수소를 첨가할 때 NO는 증가하는 반면, $CO_2$등의 배출량은 감소하였고 실린더 내부 압력이 상승하며, 상승 구간이 진각 됨을 알 수 있었다. 또한, 희박영역에서 수소 첨가가 가연 한계를 증가시켰다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.170-177
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• 2005

The fuel-lean premixed flame has been considered one of the most efficient ways to reduce $NO_X$ emission during a combustion process. However, it is difficult to achieve stable fuel-lean premixed flames over the wide range of equivalence ratios: therefore, the application of fuel-lean flames to a practical combustion system is rather limited. In this study, the stability characteristics of fuel-lean flames stabilized by fuel-rich flames are investigated experimentally using a slot burner as a part of the basic research for practical application such as lean burn engines. Spontaneous emission of radical species were examined to understand the stability mechanisms of rich-lean premixed flames. The presence of fuel-rich flames could significantly lower the lean limit of fuel-lean flames. The stability of a fuel-lean flame is enhanced with the increase of fuel flow rate in a fuel-rich flame; how ever, it is not sensitive to the equivalence ratio of fuel-rich flames in the range of 1.2-2.4. The mechanisms of stable rich-lean premixed flames could be understood based on the characteristics of triple flame.