• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.362-367
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• 2003

It is shown that the effect of variable parameters on flame structures and NOx emissions in the laminar partially premixed methane-air flames with a co-axial Bunsen burner. Objectives of this paper is to understand the effects of flow variables on NOx emissions and the flame structure with OH chemiluminescence, including reconstructed image by abel inversion processing at each conditions. A fuel flowrate of 200 [cc/min] was fixed and the amount of air was varied from 400 to 1200 [cc/min]. The experimental variables were equivalence ratio(${\Phi}$ fuel split percentage(${\sigma}$ and inner tube recess(x/D). Flow conditions were ranged from $1.36{\sim}4.76$(equivalence ratio), $50{\sim}100$(fuel split percentage) and $0{\sim}20$(inner tube recess). NOx analyzer and ICCD camera with a OH filter were used as a main experimental apparatus. In addition, Abel inversion, which is a kind of tomography and valuable to estimate a two-dimensional structure of co-axial flames from cubical information, was employed for combustion diagnostics. Results from this study indicate that the main effects depend on equivalence ratio and next sigma, x/D for NOx production and OH formation. Throughout Abel inversion, we could affirm the maximum position and the tendency of OH radical intensity by variants at five axial heights above the burner exit.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.259-264
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• 2005

연소불안정과 밀접한 관련이 있는 열방출의 측정은 연소불안정을 제어하는데 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 희박예혼합연소에서 반응영역의 위치와 전체, 국소 열방출률의 지표로 많이 사용되는 $OH^{\ast}$ 이미지를 ICCD를 이용해 취득하였다. 본 연구의 목적은 당량비가 전체 열방출률과 국소 레일라이 지수 분포에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 국소 레일라이 지수 분포는 선적분된 이미지를 아벨 역변환 시켜서 화염의 중앙 단면 정보를 통해 얻을 수 있었다. 각 당량비 조건에서, 한 주기 동안의 열방출의 평균값은 당량비가 증가함에 따라 지수 함수적으로 증가하였다. 국소 레일라이 지수 분포 결과로부터, 연소불안정을 증폭시키거나 소멸시키는 영역을 분명히 알 수 있었다. 이것은 넓은 당량비 조건에 대한 화염구조와 연소불안정 영역에 대한 통찰력을 제공한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권7호
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• pp.585-592
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• 2016

하이브리드 로켓의 연소실험에서 관찰된 500 Hz 대역의 연소압력과 연소반응 변동이 안정한 연소에서 발생하는 원인과 LFI로 발전하는 과정을 분석하기 위하여 $CH^*$ 화학발광 이미지와 PMT(photomultiplier tube)에 의한 광자방출 측정으로 연소반응 변화를 가시화하였다. 안정한 연소에서는 500 Hz 대역의 연소압력과 연소반응 변동의 위상차이가 180 도 정도를 이루며 전단층 유동을 따라서 정상적인 연소가 발생하였다. 그러나 불안정 연소가 발생하면, 500 Hz 주파수의 두 변동의 위상차는 60~70 도로 양의 관계(positive coupling)를 이루며 상하 대칭의 와류 발생과 국부적 소염이 나타나는 주기적 변화를 반복한다. 또한 천이구간에서는 매우 불규칙적인 와류와 상하 대칭의 전단층 유동 형상이 번갈아 관찰되고 있다. 이것은 연소의 영향으로 와류가 발생하는 것으로 보염기 후류에서 발생한 BVK 유동불안정과 유사한 특성을 보여준다, 따라서 하이브리드 로켓 연소의 저주파수 연소불안정은 500 Hz 대역의 연소반응 변동에 의한 와류의 발생과 이로 인한 국부적인 소염이 점진적으로 발전하여 완전한 주기적 소염으로 이어졌고, 20 Hz의 연소불안정으로 발전하는 것으로 판단하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.1-4
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• 2014

The present work focuses on the analysis of the pulverized coal combustion aerodynamics of the dual swirl burner by the control of the swirl-modes such as the outer swirl intensity (OSI). The detailed structure of pulverized coal swirling flames with swirl-mode was studied experimentally by particle image velocimetry and local flame colors based on $OH^*$, $CH^*$, and ${C_2}^*$ radicals. For all co-swirling conditions, the internal recirculation zone (IRZ) was observed near the inner shear layer with respect to the processing vortex core structure. Furthermore, a co-rotating vortex in the outer shear layer and the exhaust tube vortex (ETV) along the central axis were observed. The intensity of $CH^*$ signal was higher with small coal particle size, conversely, the size of the distribution of the $CH^*$ signal becomes larger. Therefore, the control of the aerodynamics with changing swirl intensities may play an important role in improving both environmental and combustion performances.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.376-379
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• 2004

The purpose of this work is to develop an effective active control system for combustion instabilities of premixed combustors. For the first step, the natural modes of combustion oscillation were investigated for a methane-air premixed combustor and the controls by secondary fuel injection were examined. The main premixed flame is stabilized by a swirler with orifices for secondary injection installed on the central hub. For sensing purposes, a pressure transducer and a chemiluminescence sensor were placed on the appropriate positions. The acoustic characteristics and the source of the oscillation were analyzed by those signals. To test the controllability, two methods of actuations by secondary fuel injection were examined. One is the open loop control and the other is the closed loop control. The comparison of the reduction levels of p $_{rms}$ shows that the closed loop control with a phase-shift injection performs best in this condition.ition.n.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2013년도 제46회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.109-110
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• 2013

This paper describes gas turbine combustion characteristics of synthetic natural gas which contains a small amount hydrogen content. By conducting ambient pressure high temperature combustion test at gas turbine relevant combustor geometry, the combustion characteristics such as combustion instability, NOx and CO emission, temperatures at turbine inlet, nozzle and dump plane, and flame structure from high speed OH chemiluminescence images were investigated when changing hydrogen content from zero to 5%. From the results, qualitative and quantitative relationships are derived between key aspects of combustion performance, notably NOx/CO emission and combustion instability. Natural gas containing hydrogen up to 5% does not show significant difference in view of all combustion characteristics except combustion instability. Only up to 1% hydrogen addition could not change the pressure fluctuation and phase gas between fluctuations of pressure and heat release. From the results, it can be concluded that synthetic national gas which contains 1% of hydrogen can be guaranteed for the stable and reliable operation of natural gas firing gas turbine.

• 한국추진공학회지
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• 제23권3호
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• pp.67-75
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• 2019

본 연구에서는 항공유가 극초음속 비행체용 능동냉각시스템의 냉원으로 사용되면서 흡열분해된 후의 연소특성을 확인하는 연구의 일환으로, 흡열분해 모사연료에 대한 층류화염 전파속도를 측정하였다. 흡열분해 모사연료 2종(SF-1, 2)을 제조하고 분젠버너 시험장치를 제작하여 층류화염속도를 측정한 결과 기준연료(RF)와 비교해 보면 전체적으로 높은 당량비에서 화염전파속도가 빠르게 나타나고 있으며, 특히 SF-1이 SF-2 및 RF보다 훨씬 높은 당량비에서 최대 속도를 가짐을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권7호
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• pp.603-610
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• 2016

본 논문에서는 석탄으로부터 생성된 합성천연가스(SNG)의 다양한 연료 조성에 대한 배기가스 배출 특성 및 희석제에 대한 NOx배출 저감에 대해 기술하였다. 예혼합거리가 짧은 부분 예혼합 가스터빈 연소기에서 SNG 연료조성에서의 수소 비율과 입열량, 당량비를 조절해 가며 연소특성을 관찰하였다. 수소 비율에 따른 NOx 배출지수는 유사하게 나타났고, 화염가시화를 통해 화염의 특성을 파악할 수 있었다. CO 배출의 경우 당량비 1 구간에서 특이점이 나타났으며, 이를 화염의 자발광 이미지와 자발광 강도를 통하여 원인을 파악할 수 있었다. 또한 높은 NOx 배출을 저감하기 위하여 질소($N_2$)와 이산화탄소($CO_2$) 희석제를 사용하여 희석제 공급량에 대한 저감 효과를 파악하였다. 이로부터 희석제의 비열과 열용량이 연소로부터 발생한 연소열을 흡수하여 열화에 의한 NOx 배출을 저감하는 효과를 확인하였다.