• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.783-788
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• 2001

Choosing the most suitable mathematical model and relating this to turbulent tangential tensions model are very important in the investigations of turbulent two-phase flow. This paper considers two-fluid scheme. According to it, two phases have their own densities, velocities, and temperatures at any spatial point and at any moment. The equations of motion and heat transfer for each phase are linked with the forces of interaction between two phases. These forces are considered as predominant for the flow. As a closure in the system of motion equations, one modification of $K - {\epsilon}$ turbulent model is worked out. The modification uses two equations for turbulent kinetic energy of the phases and one - for the turbulent energy loss of main phase. This model can be set as a $K_g - K_p -{\epsilon}$ model. The modified model has been tested for both a two-phase non-isothermal flat jet and axially symmetrical jet. The numerical results are compared with the reference data revealing a good agreement between them.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권10호
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• pp.1399-1408
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• 2000

A 2-dimensional temperature field measurement technique using PLIF (Planar Laser Induced Fluorescence) was developed and it was applied to an axisymmetric buoyant jet. Rhodamine B was used as a fluorescent dye. Laser light sheet illuminated a two-dimensional cross section of the jet. The intensity variations of LIF signal from Rhodamine B molecules scattered by the laser light were captured with an optical filter and a CCD camera. The spatial variations of temperature field of buoyant jet were derived using the calibration data between the LIF signal and real temperature. The measured results show that the turbulent jet is more efficient in mixing compared to the transition and laminar jet flows. As the initial flow condition varies from laminar to turbulent flow, the entrainment from ambient fluid increases and temperature decay along the jet center axis becomes larger. In addition to the mean temperature field, the spatial distributions of temperature fluctuations were measured by the PLIF technique and the result shows the shear layer development from the jet nozzle exit.

• 에너지공학
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• 제10권3호
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• pp.272-277
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• 2001

선형온도구배를 갖는 비균일 가열표면에 대한 충돌 제트의 난류유동장과 열전달 특성을 실험을 통해 연구하였다. 제트의 레이놀즈수와 가열판의 온도구배, 그리고 노즐 출구로부터 가열판가지의 거리를 변화시키며 실험을 수행하였다. 최대 열전달은 정체점에서 나타나고 정체점으로부터 벽면방향으로 거리가 증가함에 따라 열전달률은 감소한다. 벽면가지의 거리가 크지 않은 경우는 난류의 영향으로 열전달의 제2정점이 나타난다. 최대 열전달은 노즐과 가열판 사이의 거리가 노즐 직경의 6에서 8배 정도일 때 나타난다. 열전달률의 상관식을 프란틀수와 레이놀즈수, 노즐과 가열판사이의 거리와 직경비 그리고 온도구배의 지수승의 함수로 구하였다. 열전달률과 난류유동장의 관계를 실험을 통해 확인하였다. 벽면제트는 온도구배의 의해 영향을 받았고 벽면거리가 증가할수록 더 크게 나타났다.

• 동력기계공학회지
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• 제10권4호
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• pp.17-24
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• 2006

The turbulent flow field characteristics of a gun-type gas burner with and without a duct were investigated under the isothermal condition of non-combustion. Vectors and mean velocities were measured by hot-wire anemometer system with an X-type hot-wire probe in this paper. The turbulent flow field with a duct seems to cause a counter-clockwise recirculation flow from downstream to upstream due to the unbalance of static pressure between a main jet flow and a duct wall. Moreover, the recirculation flow seems to expand the main jet flow to the radial and to shorten it to the axial. Therefore, the turbulent flow field with a duct increases a radial momentum but decreases a axial momentum. As a result, an axial mean velocity component with a duct above the downstream range of about X/R=1.5 forms a smaller magnitude than that without a duct in the inner part of a burner, but it shows the opposite trend in the outer part.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.729-732
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• 2010

본 연구는 케로신과 액체산소를 추진제로 사용하는 동축 와류형 분사기를 해석하기 위해 체계적인 물리 모델링을 수행하였다. 먼저 초임계 압력 조건에서 나타나는 실제유체의 열역학 및 전달 물성치를 계산할 수 있는 서브루틴 라이브러리를 구축하였으며, 층류 화염편 해석 코드와 연동하여 케로신 난류연소장의 국소화염구조를 해석하였다. 설계 목적에 맞는 계산 효율성을 확보하기 위해 동축 와류형 분사기는 RANS 기반의 2차원 축대칭 선회 유동으로 해석하였으며, 실험 결과가 존재하는 비연소 동축선회 제트 유동을 통해 예측정확도를 검증하였다. 실제 고압 연소를 수반하는 동축 와류형 분사기의 경우, 기존의 RANS 모델은 급격한 밀도 구배가 수반되는 선회 막 유동의 혼합층에서 과도한 난류확산을 야기하였으며, 난류모델의 수정을 위해 보다 심도 있는 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권7호
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• pp.2386-2396
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• 1996

본 연구에서 수행한 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 및 연소 유동장에 대한 수치해석 결고를 요약하면 다음과 같다. 1) 큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 유동을 수치해석한 경우 k-.epsilon. 난유모델은 큰지름비를 갖는 기하학적 특성 때문에 C $O_{2}$와 공기의 유량비에 따라 나타나는 세가지 유동구조를 정성적으로 잘 예측하였다. 2) 공기의 유량이 고정되고 C $O_{2}$의 유량이 증가하는 등은 유동의 경우, 후방정체점은 실험치보다 훨씬 과도하게 예측되고 있으나, C $O_{2}$의 유량증가와는 거의 무관하게 나타나는 실험결과를 그대로 반영하였다. 그리고 C $O_{2}$으 유량증가에 거의 선형적으로 비례하는 전방정체점의 위치와 급격히 감소하는 재순환유동영역으로 갈수록 정량적인 불일치가 커지게 됨을 볼 수 있으며 이는 연료제트의 속도척도가 상대적으로 커지면서 연료제트가 공기의 재순환유동을 간헐적으로 뚫고 나가며 나타나는 용접유동구조에 의한 비정상성 때문으로 사료된다. 3) C $O_{2}$의 유량이 고정되고 공기의 유량이 증가하는 등온유동의 경우, 전방정체점의 변화에 대한 실험과 수치해석 결과와 정량적인 일치를 보이고 있으나 후방정체점은 실험치에 비해 과대예측되었다. 공기의 평균유입속도가 증가함에 따라 전방정체점의 위치가 입구쪽으로 옮겨가는 경향을 나타내고 있으며 공기의 유량이 증가함에 따라 공기에 이한 재순환영역의 강도와 공기의 최대역류속도가 커지므로 상대적으로 C $O_{2}$ 제트가 재순환 유동장을 관통할 수 있는 거리가 즐어드는 현상을 잘 예측하였다. 4) k-.epsilon. 난류모델과 수정된 eddy-breakup 연소모델을 사용하여 bulff-body 연소기내의 연소유동을 수소에 의한 열팽창효과를 포함시킨 경우 유동장과 온도장이 약간 더 하류족으로 팽창되는 영향이 나타났으며 본 연구의 수치결과만을 놓고 볼 때 열팽창효과와 Arrhenius 화학반응률을 고려한 경우가 실험치에 다소 근접한 결과를 나타내었다. 5) 수치결과와 실험의 불일치는 등방성 가정에 근거를 두는 k-.epsilon.난류모델이 갖는 한계, 중간생성물을 무시한 일단계 비가역반응모델을 사용한 난류 연소모델의 한계, 밀도변화를 가지는 유동장에서 일정한 Schmisr 수 가정의 적용한계, 그리고 불확실한 입구경계조건에 기인한다. bluff-body 연소기내의 난류연소유동장에 대한 예측능력을 향상시키기 위해서 추후 연구에서는 더욱 발전된 물리모델인 ASM 난류모델과 RSM 난류모델 그리고 joint PDF 연소모델과 coherent flamelet 모델등을 이용한 수치모델의 개발을 체계적으로 수행할 예정이다.