• 대한기계학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.389-396
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• 1994

It is very important to clarify the ignition and flame propagation processes of methanol fuel in the Spark-ignition engine. High speed Schlieren photography and pressure trace analyses were used to study on combustion characteristics of methanol fuel in a constant volume chamber. Methanol-air mixtures equivalence rations from lean limit to 1.4 were ignited at initial pressure (0.1, 0.3, 0.5 MPa), temperature (313 343, 373 K) and ignition energy (40, 180 mJ). As the result of this study, we verified the characteristics such as ignition delay, effective thermal efficiency, flame propagation velocity, lean limit, ignitability and combustion duration. Obatained results are as follows. (1) The time to 10% reach of maximum pressure was 40-50% of the total combustion duration for this experimental condition hardly affected by equivalence ratio. (2) The Effective thermal efficiency, as calculated from maximum pressure was the highest when the mixture was slightly lean $({\phi} 0.8-0.9)$ and maximum pressure was the highest when the mixiture was slightly rich $({\phi} 1.2-1.2).$

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권9호
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• pp.1209-1219
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• 2003

The dynamic behaviors of the single vortex interacting with $CH_4-Air$ jet diffusion flame are investigated numerically. The numerical method is based on a predict-corrector scheme for a low Mach number flow. A two-step global reaction mechanism is adopted as a combustion model. Studies are conducted in fixed initial velocities for the three cases according as where $CO_2$ is added; (1) without dilution, (2) dilution in fuel stream and (3) dilution in oxidizer stream. A single vortex is generated by an axisymmetric jet, which is made by an impulse of a cold fuel when a flame is developed entirely in a computational domain. The simulation shows that $CO_2$ dilution in fuel stream results in somewhat larger vortex radius, and greater amount of entrainment of surrounding fluid than in other cases. Thus, the dilution of $CO_2$ in fuel stream enhances the mixing in single vortex and increases the stretching of the flame surface. The budgets of the vorticity transport equation are examined to reveal the mechanism of vortex formation when $CO_2$ is added. It is found that, in the case of $CO_2$ dilution in fuel stream, the vortex destruction due to volumetric expansion and the vortex production due to baroclinic torque are more dominant than in other cases.

• 한국표면공학회지
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• 제39권2호
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• pp.49-56
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• 2006

In this study, the movable flame hardening process of 12Cr steel for a uniform hardness and desirable residual stress have been investigated. For this, the temperature cycles have been controlled accurately as a function of the three processing variables, the flame intensity $I_f$, the scanning velocity $V_s$, and the initial flame holding time $t_h$, where the standard surface temperature $T_{s,\;max}$, was maintained at $960^{\circ}C$. The optimized conditions were $V_s=0.68mn/s\;and\;t_h=67sec$ for the $C_3H_8:O_2\;=\;5:20l/min,\;V_s=0.80mm/s$ and $t_h=56sec$ for the $C_3H_8:O_2=6:24l/min,\;V_s=1.01mm/s\;and\;t_h=48sec$ for the $C_3H_8:O_2=7:28l/min,\;and\;V_s=1.15mm/s$ and $t_h=39sec$ for the $C_3H_8:O_2$=8:32 l/min. The optimally flame-hardened surface exhibited uniform distributions of the hardness and residual compressive stress over the treated area with moderate levels of $470{\sim}490HV_{0.2}$in hardness and $-300{\sim}-450MPa$ in residual stress, which were acceptable on the basis of the acceptance criteria of Siemens AG-KWU and GE Power Generation Engineering.

• 한국가스학회지
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• 제7권4호
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• pp.24-29
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• 2003

실내에서 가스 폭발시 피해를 예측하기 위해서 폭발 화염면의 전파를 수치해석을 통해 해석했다. 확산방정식에 의해 가스누출에 의한 실내의 가스확산분포를 구했으며, 문헌에서 선택한 누출의 초기조건을 사용했다. 화염온도를 계산하기 위해 각 가스 혼합비에 따른 엔탈피와 화학식에 대한 reduced mechanism을 사용했으며 문헌에서 찾은 각 가스의 농도 별 층류 연소속도를 혼합가스의 층류연소속도에 적용시켰다. k-$\epsilon$ 모델에서 난류 에너지를 층류연소속도와 결합시켜 난류화염 전파속도를 모델링 했다. 화염면의 전파를 분석하기 위해 실내의 위치에는 직각, 화염면의 전파에는 원통좌표계를 사용했다. 유리창의 파손에 의한 화염전파면의 변화에 따른 압력상승 요인을 해석하였으며, 창문의 크기에 따라서 점화위치에 따른 실내 압력상승의 영향이 서로 다르게 나타나는 결과를 얻었다.

• 한국연소학회지
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• 제4권1호
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• pp.17-26
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• 1999

Vaporization, ignition and combustion of fuel droplets in tandem array are theoretically investigated to understand the droplet interactions in combustors. Including the effects of density variation in gas-phase, internal circulation and transient liquid heating, a numerical studies are performed by changing parameters such as initial droplet temperatures, initial droplet spacings, initial Reynolds numbers, surrounding gas temperatures, and activation energies of fuel vapors. Combustion regime maps classify the droplet combustion phenomena according to the configuration and location of the flame with respect to injection Reynolds numbers and surrounding gas temperatures. In addition, it is shown that the dynamic histories of droplets and ignition delay times are dependent on droplet size ratios and initial spacings of tandem droplets.

• 한국가스학회지
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• 제1권1호
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• pp.1-6
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• 1997

가연성 가스가 존재하는 위험 분위기에서 전기기기를 사용할 경우 전기 스파크에 의한 폭발위험성이 존재하기 때문에 점화원을 격리시키거나 고립시키는 것이 필요하지만 현실적으로 점화원의 고립이 불가능하므로 폭발을 방지하기 위한 일반적인 방법으로 내압 방폭형전기기기를 사용하고 있다. 따라서 내압방폭기기의 내부에 침투한 가연성 가스가 폭발하여도 화염이나 열이 틈새를 통과하여 외부의 가연성 분위기를 점화시킬 수 없는 최대 틈새크기를 찾아야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 수소-공기 혼합기와 메탄-공기 혼합기에 대하여 실험적 최대틈새크기(MESG)를 찾아내어 기존의 결과와 비교하고, MESG에 영향을 미치는 요인들을 찾아내고자 하였다. 실험장치는 내용적 8${\iota}$의 구형용기를 사용하였으며 실험 변수들로는 전화위치, 혼합기의 농도, 초기압력 등이었다. 실험결과 각각의 변수들에 의해 영향을 받으며 특히 농도와 초기압력에 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었으며, 당량 농도 가까이에서 최소값을 나타내었으며 초기압력의 상승과 함께 MESG는 감소하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권1호
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• pp.75-81
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• 2012

고온의 동축류 공기와 수소가 함유된 메탄 연료제트에서 자발화된 층류 부상화염의 특성을 실험적으로 조사하였다. 그 결과로 순수 메탄 제트에서 자발화되는 경계 온도인 920 K 를 초과하는 초기 온도에서 메탄/수소 혼합기의 자발화된 부상화염은 연료 몰분율에 따라 삼지화염 또는 마일드 연소를 보였고, 제트속도에 따라 부상화염의 높이가 증가하는 전형적인 특성을 보였다. 소량의 수소가 첨가된 부상화염의 높이는 메탄의 경우와 유사하게 단열적 점화지연시간의 2 승에 대한 의존성이 유지되었다. 반면에, 초기 온도가 920 K 미만인 경우에서 화염은 수소의 점화 촉진에 의해서 자발화 되었다. 그리고 제트속도가 증가함에 따라 자발화된 부상화염의 높이는 비선형적으로 감소하는 독특한 특성을 보였으며, 수소의 선호확산이 그 현상에 대해서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권6호
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• pp.647-653
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• 2012

에러 최소 연결 방법(SEM-CM) 및 반복적 화학종 제거 민감도를 적용한 반응 메카니즘 감소 방법을 갖고, 고압에서 메탄-공기 예혼합 화염에 대한 축소 반응 메카니즘을 개발하였다. 최대 5% 이내의 에러 조건에서 얻어진 축소 반응 매카니즘은 43개 화학종과 554개 기초반응식으로 구성되어 있다. 고압조건에서 다양한 초기온도, 당량비를 갖는 메탄-공기 화염에 대하여 상세 화학반응 메카니즘과 축소 반응 메카니즘으로부터 얻어진 화염구조는 비교되었고, 결과는 잘 일치하였다. 따라서 개발된 축소 반응 메카니즘은 고압에서 화염속도, 화염온도, 주 화학종 및 부 화학종의 농도 등을 재생할 수 있다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.1-9
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• 2001

The soot yield has been studied by a premixed propane-oxygen-inert gas combustion in a specially designed disk-type constant-volume combustion chamber to investigate the effects of pressure, temperature and turbulence on soot formation. Premixtures are simultaneously ignited by eight spark plugs located on the circumference of chamber at 45 degree intervals in order to observe the soot formation under high pressures. The eight flames converged compress the end gases to a high pressure. The laser schlieren and direct flame photographs for observation field with 10 mm in diameter are taken to examine into the behaviors of flame front and gas flow in laminar and turbulent combustion. The soot volume fraction in the chamber center during the final stage of combustion at the highest pressure is measured by the in situ laser extinction technique and simultaneously the corresponding burnt gas temperature by the two-color pyrometry method. The pressure and temperature during soot formation are changed by varying the initial charge pressure and the volume fraction of inert gas compositions, respectively. It is found that the soot yield increases with dropping temperature and rising pressure at constant equivalence ratio, and that the soot yield of turbulent combustion decreases in comparison with that of laminar combustion because the burnt gas temperature increases with the drop of heat loss.

• 한국추진공학회지
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• 제16권6호
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• pp.32-40
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• 2012

가스터빈 희박 예혼합 연소기에서 발생하는 연소 불안정의 고유 주파수 및 초기 성장률의 예측을 위하여 선형 열음향 해석 모델이 소개되었다. 모델 검증을 위하여 입출구 조건이 잘 정의되고, 상대적으로 이전 연구 결과에서 적용된 연소기에 비하여 구조가 간단한 모델 연소기가 선정되었다. 정의된 연소기에서 음향 해석을 위한 선형 관계식이 유도되었고, 이를 통하여 선형 안정성 해석 방안이 제시되었다. 해석 결과 연소 불안정의 특성에 대한 전체적인 변화 경향은 성공적으로 예측하였으나, 주파수의 절대값에 있어서는 실제 실험 결과보다 다소 작은 값을 예측하는 것으로 나타났다. 이러한 주파수의 예측 오차는 짧은 화염보다는 긴 화염에서 더욱 두드러지는 것으로 나타났다.