• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.481-488
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• 2013

10 %의 암모니아가 첨가된 메탄 연료의 비예혼합 확산화염에서, 산소/이산화탄소 및 산소/질소의 산화제 내에 산소 비율의 변화에 따른 질소산화물($NO_x$)의 생성 특성을 실험 및 수치해석적으로 조사하였다. 동축류 제트 화염의 실험에서, 산소/이산화탄소의 산화제인 경우, 측정된 $NO_x$은 산소 비율의 증가에 따라 약간 증가하는 경향을 보였다. 반면에, 산소/질소의 산화제인 경우, $NO_x$은 0.7의 산소 비율에서 최대로 측정되었으며, 산소 비율에 따라 비단조적인 경향을 보였다. 결과적으로, 암모니아가 첨가된 메탄 화염에서 배출되는 $NO_x$는 일반 공기의 조건보다 순산소 연소 조건의 경우가 더 크게 측정되었다. 한편, 다양한 산화제의 조건에 대하여 $NO_x$ 생성 특성을 분석하기 위해서, 동일한 화학반응 메커니즘을 적용하여 1 차원 및 2 차원의 수치해석을 수행하였다. 그 결과, 산소/질소의 산화제에서 2 차원의 수치해석 결과가 실험적으로 측정된 $NO_x$의 배출 특성을 비교적 잘 예측하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.73-84
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• 2014

본 논문에서는 화학발광 계측을 통한 연소화염의 당량비, 열방출율과 같은 물리량 판단에 대한 최신 연구결과를 정리 분석하였다. 현대의 연소장치는 연소의 동적 안정성 증대 및 공해물질 배출억제를 위해 세밀한 제어가 필요하다. 화학발광 세기 계측을 통한 물리량 파악은 그 적용에 있어서 많은 상대적 장점을 지니고 있다. 그러나 본 방법은 당량비, 연소압력, 입구온도, 난류세기, 연료 종류 등에 의해 많은 영향을 받는다. 연구결과를 종합하면, 메탄/공기 예혼합 화염에서 $CH^*/OH^*$가 연료 과농 조건을 제외하고 당량비와 밀접한 관계가 있다. 또한 넓은 공간에서 측정된 $OH^*$, $CH^*$ 신호는 전체 열방출율과 비례관계를 갖는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권12호
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• pp.1209-1215
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• 2012

관내 예혼합화염에서 나타나는 평면화염부터 난류화염거동까지의 천이현상에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 천이현상의 관찰을 위해 관내에 평면화염을 형성하였고, 화염면 중심에 $CO_2$ 레이저를 조사하여 국부 화염속도를 증가시켰다. 레이저에 의해 변형된 화염은 전체 화염면적의 증가와 진동 불안정성의 거동을 보이며 전파한 후, 큰 소음과 함께 난류화염의 거동을 보이며 관 바닥으로 전파한다. 본 연구에서는 난류화염거동이 나타나기 전까지의 변형된 화염에 대한 동적 거동을 관찰하여 분석하였고, 이에 대한 물리적 모델을 제시하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.59-71
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• 2014

An experimental study has been conducted to investigate the heat transfer characteristics of laminar syngas/air mixture with 10% hydrogen content impinging normally to a flat plate of cylinder. Effects of impinging distance, Reynolds number and equivalence ratio as major parameters on heat fluxes of stagnation point and radial direction were examined experimentally by the direct photos and data acquisitions from heat flux sensor. In this work, we could find the incurved flame behavior of line shaped inner top-flame in very closed distance between flat plate and burner exit, which has been not reported from general gas-fuels. There were 3 times of maximum and 2 times minimum heat flux of stagnation point with respect to the impinging distance for the investigation of Reynolds number and equivalence ratio effect. It was confirmed that the maximum heat flux of stagnation point in 1'st and 2'nd peaks increased with the increase of the Reynolds number due to the Nusselt number increment. There was a third maximum rise in the heat flux of stagnation point for larger separation distances and this phenomenon was different each for laminar and turbulent condition. The heat transfer characteristics between the stagnation and wall jet region in radial heat flux profiles was investigated by the averaged heat flux value. It has been observed that the values of averaged heat flux traced well with the characteristics of major parameters and the decreasing of averaged heat flux was coincided with the decreasing trend of adiabatic temperature in spite of the same flow condition, especially for impinging distance and equivalence ratio effects.

• 한국연소학회지
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• 제19권1호
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• pp.17-28
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• 2014

In this study, the laminar burning velocity of syngas fuel($H_2/CO$) and flame structure with various hydrogen contents were studied using both experimental measurements and detailed kinetic analysis. The laminar burning velocities were measured by the angle method of Bunsen flame configuration and the numerical calculations including chemical kinetic analysis were made using CHEMKIN Package with USC-Mech II. A wide range of syngas mixture compositions such as $H_2$ : CO = 10 : 90, 25 : 75, 50 : 50, 75:25 and equivalence ratios from lean condition of 0.5 to rich condition of 5.0 have been considered. The experimental results of burning velocity were in good agreement with previous other research data and numerical simulation. Also, it was shown that the experimental measurements of laminar burning velocity linearly increased with the increment of $H_2$ content although the burning velocity of hydrogen is faster than the carbon monoxide above 10 times. This phenomenon is attributed to the rapid production of hydrogen related radicals such as H radical at the early stage of combustion, which is confirmed the linear increase of radical concentrations on kinetic analysis. Particular concerns in this study are the characteristics of burning velocity and flame structure different from lean condition for rich condition. The decrease of OH radicals and double peaks are observed with $H_2$ content in rich condition once $H_2$ fraction exceeds over threshold.

• 한국추진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.40-49
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• 2016

본 연구의 목적은 저선회 모델 연소기에서 저선회 연소의 특성을 확인하는 것이다. 이를 위해 선회각도에 따른 화염의 형상 및 안정화 영역, 배기성능에 대한 평가가 실험적으로 수행되었다. 저선회 연소의 큰 특징은 화염이 부상되어 존재하게 되는데, 이러한 부상화염은 확대유동과 예혼합 화염의 전파특성이 절묘하게 결합되어 발생하게 된다. 본 연소기에서 이러한 부상화염의 특징을 속도 유동장을 통하여 확인하였으며 화염을 가시화하여 나타내었다. 가시화된 화염은 열용량과 당량비에 따라 분류하였다. 선회각도의 변화에 따른 연구를 통해 선회각도만으로도 희박 가연한계를 확장시킬 수 있음을 보였다. 또한 선회각도가 증가할수록 혼합이 향상되고 체류시간이 짧아져 NOx와 CO의 배출이 감소되는 것으로 확인되었다.