• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.553-560
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• 2010

The characteristics of syngas-oxyfuel combustion has been investigated experimentally in the present study. Experimental measurements were conducted to aid a fundamental design of a syngas-oxyfuel combustor with a double coaxial burner configuration. To examine the effects of different syngas fuels on combustion characteristics, various fuel types are utilized such as commercial coal gases (Texaco, Shell), COG (cokes oven gas), and $CH_4$ as a main component of natural gas. $CO_2$ was added to the four fuel types as a diluent gas to reduce the flame temperature. The flame images and emission characteristics of NOx and CO were examined for various equivalence ratio and $CO_2$ dilution ratio. The results show that CO emission was rapidly increased as equivalence ratio approached the stoichiometry condition by reducing the amount of oxygen. As the $CO_2$ dilution increased, CO emission increased while NOx emission decreased due to reduced flame temperature. When the syngas-oxyfuel combustor is operated with 20~40% of $CO_2$ dilution ratio, the CO and NOx emission levels were kept below 50 ppm and 25 ppm, respectively, with a high concentration of $CO_2$ over 95 vol.% in exhaust gases.

• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.1-8
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• 2017

본 연구에서는 모델연소실 내부 메탄-산소 확산화염의 연소특성을 분석하기 위해 추진제의 다양한 분사조건에서 연소실험을 수행하여 연소안정한계 측정 및 화염의 형상변이를 관찰하였다. 연구 결과, 추진제가 이론당량비 조건으로 접근할수록 높은 산소 Reynolds 수($Re_o$) 구간에서도 안정적인 부상화염이 관찰되었으며, 가시화염의 길이는 증가하고, 부상높이는 감소하는 경향이 나타났다. 스월 동축형 인젝터에 의한 추진제의 스월효과로 인해 폭이 넓고, 길이가 짧은 화염이 생성되어 연소실 크기가 제한적인 추력기에서의 사용이 적합함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.37-44
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• 2002

액체로켓엔진에 사용되는 2-유체 동축형 분사기의 분무 연소 특성을 수치적으로 해석하였다. 가스 역학적 상호작용에 의한 미립화 및 그에 따른 물리 현상들에 대해 유동에 대한 보존방정식과 이론식들을 적용, 수치화하여 액체 제트의 상태, 제트의 속도, 제트의 붕괴길이, 액적의 크기등을 예측 하였으며, 액체제트 분사공 크기에 따른 미립화의 변화를 고찰하였다. 모델 검증을 위하여 액체 제트의 접촉길이와 액적의 크기를 기존의 실험결과와 비교하였으며, 그 결과 정성적으로 일치함을 나타내었다. 액체 제트의 접촉길이는 분사공의 직경이 증가할수록 짧아지고 액적의 크기도 분사공의 직경이 증가할수록 작아진다. 액체 제트는 박리율 증가에 따른 분무화에 의하여 단면적이 감소되며, 그에 따른 질량유속의 보존과 가스로부터의 운동량 화산에 따라 미립화가 활발해지는 영역으로부터 그 속도가 급속히 증가된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.814-819
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• 2017

본 논문에서는 점화 위치 및 시간에 따른 점화 지연 및 연소 불안정에 미치는 영향을 관찰하는 것이 목표이다. 산화제는 기체 산소를 사용하였고 연료는 액체 케로신을 사용하였다. 점화 지연 및 연소 불안정 정도를 관찰하기 위해 압력 트랜스듀서를 이용하여 정압을 측정하였다. 점화 위치는 분사기 스페이서를 이용하여 변경하였다. 모든 경우의 점화기 작동 시기를 제외한 점화 시퀀스는 동일하게 설정하였고 점화 시간은 25 ms 간격으로 설정하였다. 점화 시간이 늦어질수록 초기 압력 피크값과 점화 지연 시간이 증가하는 경향을 보였다. 점화 위치가 분사기로부터 멀어질수록 초기 압력 피크 이후 불안정한 화염 발달 구간이 존재하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권11호
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• pp.916-923
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• 2009

The effects of configuration of fuel and air tubes on the flame stabilization were experimentally investigated in half-closed combustors. Flame behaviors and stabilities of methane, propane, and DME flames were compared by changing tube diameters and the locations of the fuel and air tubes. It was found that flammability limits are significantly affected by the outlet boundary condition, which disturbs compositions of burned and unburned mixtures near the flame base. And it was found that there exist critical inner tube heights, over which flame stability is determined only by the fuel flow rate. Conclusively, flame stabilization is governed by the flame propagation velocity in an ordinary mixing flow and the non-uniform mixture concentration in the combustion space which is affected by flow recirculation and the combustor configuration. The compositions of $NO_x$ and CO were compared to know basic characteristics of methane, propane, and DME flames.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.205-209
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• 2004

인젝터의 배열과 형상 변화는 연소실내에서의 미립화, 증발, 혼합, 화학반응 등을 변화시킴으로써 액체로켓엔진의 연소 조건과 열 교환에 영향을 준다. 본 논문에서는 연소실내의 다양한 현상 중 인젝터 배열이 혼합비 분포에 미치는 영향을 물리적 접근방법을 통하여 살펴보고 프로그램을 작성하여 혼합비 분포를 계산 하고자 하였다. 단, 예측 방법의 유도 과정에서 도입된 물리 현상의 단순화와 여러 가정으로 인해 본 방법의 적용성과 정확성에는 한계가 있으나 mechanical patternator 사용이 어려운 full scale 가스발생기나 연소기의 국부적인 혼합비 예측에 효과적인 활용이 될 수 있으리라 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권5호
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• pp.37-50
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• 2007

본 연구에서는 액체 추진제 로켓엔진의 연소기에 주로 사용되는 액체 동축 스월형 분사기의 분무특성을 예측할 수 있는 모델을 개발하여 분무 연소장을 계산하기위하여 개발된 KIVA의 환경에 적합하도록 유도하였다. 액막의 분열에는 선형 안정성 이론을 도입하여 장파와 단파의 영역을 모두 고려할 수 있는 모델을 개발하였고 점성이 고려된 수력학적 해석을 통해 초기의 액막 두께와 분무각 및 분사 속도를 예측하였다. 또한 개발된 분무 모델에 대한 난류 모델의 적합성을 평가하여 RNC $k-{\varepsilon}$ 모델이 적합함을 알았다. 이러한 모델의 평가를 바탕으로 액체로켓엔진에 장착되는 분사기에서 생산되는 분무의 특성을 실험 결과와 비교하였고, 분열 길이, 분무각 및 SMD가 정성적, 정량적으로 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.311-313
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• 2014

High pressure combustion with multiphase--liquid, gas, and supercritical phase--mixtures are widely used technology in the high efficiency liquid propellent rocket engine. This is the typical characteristics differentiate from the combustor of conventional air-breathing engines. Therefore, successful research of high pressure combustion at supercritical condition is essential to develope a high efficiency liquid rocket engine. Numerical studies have been carried out to explore capabilities of numerical method for LOx-CH4 non-premixed flames at high pressure. In this paper, corresponding numerical results are presented and compared with experimental result of MASCOTTE facility.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제4권5호
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• pp.119-129
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• 1996

This study is concerned with the critical evaluation of predicative capability of a k-$\varepsilon$ turbulence model using the Renormalization Group(RNG) theory. The present numerical model for solution of the Navier-Stokes System is based on the modified PISO algorithms. Computations have been performed with the RNG-based K-$\varepsilon$ model for the two-dimensional flow over a backward-facing step, a confined coaxial jet, and a swirling flow in a swirl combustor. Numerical results are compared with experimental data in terms of mean flow velocities, turbulent kinetic energy, and turbulent stresses. Numerical results clearly indicate that the RNG-based K-$\varepsilon$ turbulence model shows a significant improvement over a standard K-$\varepsilon$ model in predicting the turbulent flows with flow separation and swirl.

• 동력기계공학회지
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• 제7권3호
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• pp.12-17
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• 2003

The purpose of this study is to observe the purification characteristics of NOx, CO and HC in various catalysts and excess air ratio conditions. For this purpose, we installed various catalysts on the back stream of the coaxial diffusion burner with swirler. As the result, in the case of NOx, Pt-Rh catalyst shows very high value that is more than 90%-conversion efficiency without the relation with the excess air ratio. After excess air ratio of ${\alpha}=1.14$, it shows that the conversion efficiencies were more than 80% in the every Pt catalyst in the view of conversion of every exhaust with changing of the excess air ratio.