• 한국화재소방학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.20-25
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• 2003

화염변형률과 소화약제의 첨가 및 부력이 비예혼합 대향류 화염의 구조와 소화에 미치는 영향을 조사하기 위해 필라멘트와 열전대를 이용한 실험과 Oppdif 및 FDS를 사용한 수치해석을 수행하였다. 소화농도에 가까운 메탄-공기의 확산화염에 대하여 2.2초의 무중력 낙하실험과 정상중력에서의 측정결과를 수치모사의 결과와 비교하였다. 변형률 7 s$^{-1}$에서 100 s$^{-1}$까지 무중력상태에서 측정한 임계소화농도로부터 질소의 임계소화농도에 최대치가 있음을 확인하였다. 또한, 부력의 효과, 즉, 화염의 곡률과 두께 변화를 FDS의 계산결과로 확인하였다. 무중력상태에서 화염의 최고온도와 그 위치에 대한 실험치와 계산값이 일치함을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.933-940
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• 2009

본 연구에서는 분무화염의 기초적인 물리현상을 해명하기 위하여 층류 대향류장에 형성된 분무 화염에 2차원 직접 수치계산(Direct numerical simulation, DNS)을 적용하여, 당량비 및 연료종이 분무화염 구조에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. 기상에 대해서는 질량 보존식, 운동량 보존식, 에너지 보존식을 오일리안(Eulerian) 법으로 계산하였으며, 액적에 대해서는 화염중의 모든 개개의 유적을 라그란지안(Lagrangian) 법으로 추적하였다. 액체 연료로는 n-데칸 ($C_{10}H_{22}$)과 n-헵탄($C_7H_{16}$)을 이용하였으며, 연소반응 모델에는 총괄반응식을 이용하였다. 당량비가 증가함에 따라 착화가 빠르며, 고온영역도 넓게 분포하고 있다. 그러나, 최대 온도치는 당량비가 증가함에 따라 한번 증가한 후 감소하는 경향을 나타내고 있다. 당량비가 클수록 최대 온도가 감소하는 것은 분무화염 내부의 군연소 거동에 의한 냉각효과 때문이라고 생각된다. 또한, n-헵탄은 n-데칸과 비교하여 증발속도가 빠르기 때문에 넓은 고온 영역을 형성하지만 최대 온도는 거의 같은 값을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권10호
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• pp.1081-1089
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• 2005

본 연구에서는 기존에 중유를 사용하는 상용보일러에서 오리멀젼 연료의 활용 가능성을 평가하기 위하여 소형 보일러에서 오리멀젼 연료의 기본적인 연소특성을 실험과 더불어 수치해석하였다. 오리멀젼의 주요 연소특성은 최고 화염온도가 버너로부터 $20{\sim}30\;cm 뒤쪽에 나타나는 화염지연현상과 비교적 넓게 분포하는 화염의 형태로 이는 오리멀젼 제조과정에서 포함된 높은 수분함량과 미세한 수부액적으로 이한 미소폭발 현상에 기인한다. 오리멀젼 연료의 연소특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 연료공급량, 무화유체의 종류, 그리고 계산에 사용된 현상학적인 복사모델과 같은 중요한 설계 및 운전인자에 대한 일련의 변수연구를 수행하였다. 연소특성인 최고 화염온도 지연현상은 연료공급 속도를 조절함으로써 어느 정도 저감시킬 수 있었으며 연소생성물로 CO와 $SO_2$ 그리고 NO가스의 연소로 내 발생특성을 평가하였다. 또한 무화용 유체로 증기를 사용하였을 경우 로내 연소상태는 무화용 공기에 비해 안정화 되고 고온영역이 감소되는 결과를 보였다. 일반적으로 본 연구에서 수행한 실험조건에 대한 수치해석 결과는 물리적으로 일관성 있는 결과를 제시하였으나 오염물질 생성농도에 대한 보다 정확한 예측을 위해서는 추후 현상학적인 모델개선을 필요로 한다. 결국 본 연구로부터 개발된 컴퓨터 프로그램은 기존의 상용화 중유 보일러에서 오리멀젼 연료로 대체 사용시 개선사항 및 유용한 운전 자료를 제공할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권11호
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• pp.1594-1605
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• 2001

In this study, a numerical simulation was developed which was capable of predicting the characteristics of NO formation in pilot scale combustor adopting the air-staged burner flame. The numerical calculation was constructed by means of establishing the mathematical models fur turbulence, turbulent combustion, radiation and turbulent nitric oxide chemistry. Turbulence was solved with standard k-$\xi$ model and the turbulent combustion model was incorporated using a two step reaction scheme together with an eddy dissipation model. The radiative transfer equation was calculated by means of the discrete ordinates method with the weighted sum of gray gases model for CO$_2$and H$_2$O. In the NO chemistry model, the chemical reaction rates for thermal and prompt NO were statistically averaged using the $\beta$ probability density function. The results were validated by comparison with measurements. For the experiment, a 0.2 MW pilot multi-air staged burner has been designed and fabricated. Only when the radiation was taken into account, the predicted gas temperature was in good agreement with the experimental one, which meant that the inclusion of radiation was indispensable for modeling multi-air staged gas flame. This was also true of the prediction of the NO formation, since it heavily depended on temperature. Subsequently, it was found that the multi-air staged combustion technique might be used as a practical tool in reducing the NO formation by controlling the peak flame temperature.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.847-864
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• 1988

본 연구에서는 연료분출에 박리가 있는 경우와 없는 경우 각각에 대하여 화염 대 근처의 국부가속 현상이 박리에 의하여 어떻게 영향을 받는가를 실험적으로 규명하 고, 나아가서 종래에 행해져 왔던 관련 연구 결과를 재검토할려고 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권6호
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• pp.647-653
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• 2007

본 연구의 목적은 기존의 산업용 보일러에서 이산화탄소 배출저감을 위하여 연소가스 재순환에 의한 고온 순산소 연소기술을 개발하는데 있다. 이를 위해 실험실 규모의 LNG 연소기에서 연소 화염특성을 평가하기 위한 조직적인 수치해석 연구가 일차적으로 수행되었다. 특히 본 연구에서 고려한 중요한 변수는 산소부화환경에서 계산된 연소가스의 재순환 정도이다. 배기가스 재순환이 없는 100% 순산소 연소환경에서 화염은 고온의 길고 가는 층류형상의 화염을 보였다. 이는 산화제 중에서 질소성분이 감소함으로써 약화된 난류혼합효과와 $N_2$ 가스에 의한 현열손실의 감소에 기인하는 것으로 판단하였으며 문헌에 발표된 실험과 일치된 결과를 보였다. $O_2/CO_2$ 혼합가스에서 $CO_2$ 가스의 재순환율이 증가될수록 산화제의 유량 증가에 따른 강화된 난류혼합으로 인해 최고 화염온도가 버너 근처로 이동한 반면 전반적인 연소가스 온도는 $N_2$에 비해 $CO_2$의 높은 비열로 인해 낮아지는 현상을 보였다. 결국 80% 이상 $CO_2$ 가스를 재순환한 경우 연소가스의 온도가 급격하게 떨어지는 화염소멸 현상을 보여주었다. 그러나 30% $O_2/70%$ $CO_2$의 혼합 연소조건에서는 기존의 공기연소와 유사한 가스온도를 나타내었다. 이외에도 공기연소와 동일한 유량조건에서 난류강도와 열수지 측면에서 화염특성 변화를 평가하기 위한 면밀한 연구가 수행되었다.

• 한국연소학회지
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• 제10권3호
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• pp.10-16
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• 2005

Detailed flame structures of the counterflow flames of $CH_4/Air$ formed with $CO_2$ and $H_2O$ addition are studied numerically. The detailed chemical reactions are modeled by using the OPPDIF and CHEMKIN-II code. Only the $CO_2$ and $H_2O$ are assumed to participate in radiative heat transfer while all other gases are assumed to be transparent. The discrete ordinates method(DOM) and the narrow band based WSGGM with a gray gas regrouping technique(WSGGM-RG) are applied for modeling the radiative transfer through non-homogeneous and non-isothermal combustion gas mixtures generated by the counter flow flames. The results compared with the SNB model show that the WSGGM-RG is successful in modeling the counterflow flames with non-gray gas mixture. The numerical results show that the addition of $CO_2$ and $H_2O$ to the oxidant nozzle lowers the peak temperature and the NO concentration in flame.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제45회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.61-62
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• 2012

The present study has numerically investigated the effects of fuel-side dilution and pressure on flame structure and extinction scalar dissipation rate of turbulent syngas nonpremixedd flames. Numerical results indicate that for highly diluted case, peak temperature is decreased and stoichiometric mixture fraction is increased. By decreasing the pressure and the nitrgen dilution levelcreased, the extinction scalar dissipation rate is increased.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.225-226
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• 2014

An experimental study has been conducted to investigate the heat transfer characteristics of syngas/air mixture impinging jet flame with 10% hydrogen content. Effects of impinging distance, Reynolds number as major parameters on surface temperature of stagnation point were examined experimentally by the data acquisitions from k-type thermocouple. There were 2 times of maximum peak point of stagnation point with respect to the impinging distance for the investigation. As reynolds number increases, the nusselt number and convective heat transfer coefficient increased accordingly.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권7호
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• pp.893-900
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• 2003

Numerical simulations of freely propagating flames burning stoichiometric C $H_4$/CHC1$_3$/ $O_2$/$N_2$ mixtures are performed at atmospheric pressure in order to understand the effect of the $O_2$ enrichment level and the CHC1$_3$/C $H_4$ molar ratio. A chemical kinetic mechanism is developed, which involves 69 gas-phase species and 379 forward and 364 backward reactions. The calculated flame speeds are compared with the experiments for the flames established at several CHC1$_3$/C $H_4$ molar ratio (R<1), the results of which is in excellent agreement. As a results of the increased $O_2$ enrichment level from 0.21 to 1, the flame speed and the temperature in the burned gas are increased. At high CHC1$_3$/C $H_4$ molar ratio two peak values appear on the $O_2$ consumption rate, which are affected by CC1$_2$＋ $O_2$$_{-}$>C1O+CC1O and H＋ $O_2$$_{-}$>O＋OH.＋OH.