• 제목/요약/키워드: Steady Laminar Flamelet Model

검색결과 10건 처리시간 0.02초

메탄올 Bluff-Body 난류 화염내의 화염구조 및 $NO_{x}$ 생성 특성에 대한 수치적 연구 (Flamelet Modeling of Structures and $NO_{x}$ Formation Charateristics in Bluff-Body stabilized Methanol Flames)

  • 이준규;김성구;김용모;김세원
    • 대한기계학회:학술대회논문집
    • /
    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
    • /
    • pp.37-42
    • /
    • 2001
  • This paper computes the bluff-body stabilized jet and flame. This study numerically investigates the nonpremixed $C_{2}H_{4}-air$ jet for the nonreacting case and the nonpremixed $CH_{3}OH-air$ turbulent flames for the reacting case using the laminar flamelet model on modified KIVA2 code. And this study predicts $NO_{x}$ formation characteristics using Eulerian Particle Flamelet Model. In the present study, the turbulent combustion model is applied to analyze both nonreacting and reacting case. And both standard $k-{\varepsilon}$ model and modified $k-{\varepsilon}$ model are used in nonreacting case. Calculations are compared with experimental data in terms of velocity, mixture fraction, mixture fraction Root Mean Square and Temperature. The present model correctly predicts the essential features of flame structures and $NO_{x}$ formation characteristics in the bluff-body stabilized flames.

  • PDF

$CO_2$ 재순환에 의한 순산소 연소와 공기 연소의 화염 특성 비교 (Comparison of the combustion characteristics between air combustion and oxy-combustion with $CO_2$ recirculation)

  • 이승환;허강열
    • 한국연소학회지
    • /
    • 제13권3호
    • /
    • pp.24-32
    • /
    • 2008
  • Steady Laminar Flamelet Model (SLFM) calculation is performed to compare the turbulent combustion characteristics of air combustion and oxy-combustion with $CO_2$ recirculation. Radiative heat loss is considered by the optically thin limit assumption. For more realistic simulation the first-order conditional moment closure(CMC) model is applied to SANDIA PILOTED FLAME D again for the oxidants of air and mixture of $O_2$ and $CO_2$. The chemical kinetic machanism for methane is GRI Mech 3.0. Results show that oxy flames are much more stable than air flames, while comparable stability is maintained with 65% $CO_2$ recirculation. The comparable peak temperature is maintained with 80% $CO_2$ recirculation. Higher the temperature, higher the fractions of intermediate species, CO and OH, due to dissociation.

  • PDF

가스터빈 열 회수 증기 발생기의 배출 가스 예측 모사 해석 (Computational Simulation to Predict Emissions of a Heat Recovery Steam Generator)

  • 한우주;장지훈;이영재;한가람;허강열
    • 한국연소학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
    • /
    • pp.67-70
    • /
    • 2014
  • We performed computational simulation for a heat recovery steam generator to predict emissions (especially carbon monoxide) and compare the results with experimental data. We used the steady laminar flamelet model(SLFM) which can consider detailed chemical mechanisms. To reduce the number of grid, we simplified the geometry of the whole heat recovery steam generator. In conclusion, the trend of simulation results is good agreement with experimental data.

  • PDF

Bunsen Buner 난류 예혼합 화염장의 해석 (Prediction of Turbulent Premixed Flamefield in Bunsen Burner)

  • 조지호;김후중;김용모
    • 한국연소학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국연소학회 제26회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
    • /
    • pp.195-199
    • /
    • 2003
  • The stoichiometric methan/air premixed turbulent flames at the axisymmetric Bunsen burner situation are numerically investigated. To account for the chemistry-turbulence interaction in the turbulent premixed flames, the steady laminar flamelet library method has been adopted. The flame front is tracked by using the Level-Set Approach. Turbulence is represented by the ${\kappa}-{\varepsilon}$ modeling with a Pope's correction. The detailed comparison between prediction and measurement has made for the flame field in terms of velocity, turbulent kinetic energy, and normarlized temperature.

  • PDF

난류 부분예혼합 제트화염에 대한 난류 및 연소모델의 예측성능 검토 (Investigation of the Prediction Performance of Turbulence and Combustion Models for the Turbulent Partially-premixed Jet Flame)

  • 김유정;오창보
    • 한국화재소방학회논문지
    • /
    • 제28권4호
    • /
    • pp.35-43
    • /
    • 2014
  • 3개의 난류모델과 3개의 연소모델로 구성된 9개의 모델조합을 이용하여 난류 부분예혼합 제트화염 구조에 대한 수치적 예측성능을 검토하였다. 이용된 난류모델은 표준 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모델(SKE), Realizable ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모델(RKE) 및 Reynolds 응력모델(RSM)이며 연소모델들은 Eddy Dissipation Concept 모델(EDC), Steady Laminar Flamelet 모델(SLF)와 Unsteady Laminar Flamelet 모델(ULF)이다. 9개 모델조합의 예측성능을 평가하기 위하여 실험결과가 알려진 Sandia D 화염인 난류 부분예혼합 제트화염을 대상으로 수치계산을 수행하였다. 얻어진 결과로서, 화염길이의 예측은 RSM > SKE > RKE순으로 길게 예측하였으며, RKE 난류모델은 화염길이를 너무 과소 예측하는 것을 확인하였다. RSM + SLF과 RSM + ULF의 조합은 화염길이는 비교적 잘 예측하였지만 하류에서의 화염온도를 과대 예측하였다. 반면에 SKE와 연소모델의 조합에서 SLF 또는 ULF 조합은 화염길이 뿐만 아니라 하류에서의 화염온도도 비교적 잘 예측하였는 것을 확인하였다. 반경방향 화염온도 및 화학종 농도분포를 비교해 본 결과 SKE와 연소모델의 조합이 가장 예측성능이 뛰어났으며 SKE + ULF의 조합이 가장 우수한 예측성능을 갖는 것을 확인하였다.

가스터빈 열 회수 증기 발생기의 난류연소 해석과 배기가스 예측 및 검증 (Numerical Analysis of Turbulent Combustion and Emissions in an HRSG System)

  • 장지훈;한가람;박호영;이욱륜;허강열
    • KEPCO Journal on Electric Power and Energy
    • /
    • 제5권2호
    • /
    • pp.103-111
    • /
    • 2019
  • The combined cycle plant is an integration of gas turbine and steam turbine, combining the advantages of both cycles. It recovers the heat energy from gas turbine exhaust to use it to generate steam. The heat recovery steam generator plays a crucial role in combined cycle plants, providing the link between the gas turbine and the steam turbine. Simulation of the performance of the HRSG is required to study its effect on the entire cycle and system. Computational fluid dynamics has potential to become a useful to validate the performance of the HRSG. In this study a solver has been implemented in the open source code, OpenFOAM, for combustion simulation in the heat recovery steam generator. The solver is based on the steady laminar flamelet model to simulate detailed chemical reaction mechanism. Thereafter, the solver is used for simulation of HRSG system. Three cases with varying fuel injections and gas turbine exhaust gas flow rates were simulated and the results were compared with measurements at the system outlet. Predicted temperature and emissions and those from measurements showed the same trend and in quantitative agreement.

가스터빈 모사 연소기에서 선회 확산 화염의 연소특성 해석 (Simulation of Methane Swirl Flame in a Gas Turbine Model Combustor)

  • 정대로;허강열
    • 한국연소학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
    • /
    • pp.118-125
    • /
    • 2007
  • The firtst-order conditional moment closure (CMC) model is applied to CH4/air swirl diffusion flame in a gas turbine model combustor. The flow and mixing fields are calculated by fast chemistry assumption with SLFM library and a beta function pdf for mixture fraction. RNG k-e model is used to consider the swirl flame in a confined wall. Reacting scalar fields are calculated by elliptic CMC formulation with chemical kinetic mechanism, GRI Mech 3.0. Validation is done against measurement data for mean flow and scalar fields in the model combustor [1]. Results show reasonable agreement with the mean mixture fraction and its variance, while temperature is overpredicted as the level of local extinction increases. The second-order CMC model is needed to consider local extinction with considerable conditional fluctuations near the nozzle.

  • PDF

복사 열손실로 인한 확산 화염의 맥동 불안정에 관한 연구 (Radiation-Induced Oscillatory Instability in Diffusion Flames)

  • 손채훈;김종수
    • 대한기계학회논문집B
    • /
    • 제23권9호
    • /
    • pp.1185-1191
    • /
    • 1999
  • Radiation-induced oscillatory instability in diffusion flames is numerically investigated with nonlinear dynamics considered. As the simplest flame model, a diffusion flame established in the stagnant mixing layer is employed with optically thin gas-phase radiation and unity Lewis numbers for all species. Attention is focused on the radiation-induced extinction regime, which occurs at large $Damk\ddot{o}hler$ number. Once the steady flame structure is obtained for a prescribed value of the initial $Damk\ddot{o}hler$ number, transient solution of the flame is calculated after a finite amount of the $Damk\ddot{o}hler$-number perturbation is imposed on the steady flame. Transient evolution of the flame exhibits three types of flame-evolution behaviors, namely decaying oscillatory solution, diverging solution to extinction and stable limit-cycle solution. A dynamic extinction boundary is identified for laminar flamelet library.

수소-산소 동축 분사기에 대한 리세스 효과 수치해석 (Numerical Analysis of Recess Effects on Gaseous Hydrogen/Liquid Oxygen Coaxial Injector)

  • 이기범;박태선
    • 한국추진공학회지
    • /
    • 제20권3호
    • /
    • pp.17-24
    • /
    • 2016
  • 본 연구에서 리세스가 있는 기체수소/액체산소 2차원 동축 전단 분사기에 대해 연소해석을 수행하였다. 이상기체와 실제기체 상태방정식을 이용한 정상상태 난류연소에 대해 표준 ${\kappa}-e$ 모델과 층류 화염편 모델이 선택되었다. 리세스 길이가 증가할수록 연소실 내 재순환의 크기가 커지고 와도가 강해졌다. 또한, 온도, 연소생성물, 압력의 변화가 리세스 길이에 큰 영향을 받았다. 해석된 결과들은 리세스가 있는 분사기에 의해서 효과적인 연소기를 얻을 수 있음을 보여주었다.

압력진동에 대한 액체 로켓엔진의 음향 응답의 민감도에 관한 수치적 연구 (A Numerical Study on Sensitivity of Acoustic Response to Pressure Oscillations in Liquid Rocket Engine)

  • 손채훈
    • 한국항공우주학회지
    • /
    • 제30권5호
    • /
    • pp.79-87
    • /
    • 2002
  • 로켓엔진에서 발생하는 음향 불안정성의 정성적 경향성을 파악하기 위해 축대칭 연소실에서의 음향파 응답 특성을 수치해석적으로 조사하였다. 주로 작동조건의 변화와 외부교란의 가진 주파수 변화에 따른 응답 특성을 계산하였다. 외부교란으로 연소실 입구부분의 전압이 정현파 형태로 섭동하도록 인위적으로 부여하였다. 음향 응답의 정성적 경향성이 유지되는 범위내에서, 분무 연소과정에 수반되는 여러 가지 물리 화학적인 과정들을 단순화하였다. 먼저, 주어진 작동조건에서 정상상태의 연소장을 구하고, 다음 단계로 압력섭동에 대한 연소장의 거동을 시간의 경과에 따라 구하였다. 작동조건의 변화에 따른 음향파 응답의 계산 결과, 반응 지역에서 약한 강도의 화염이 형성되는 경우 민감한 응답이 나타나 불안정안 압력분포를 나타냈다. 또한, 가진되는 압력 섭동의 주파수에 따라 응답 특성이 변하였고, 특히 높은 가진 주파수의 압력 섭동에 대해서 불안정한 응답이 나타났다. 해석 결과로 나타난 거시적 현상의 이해를 돕기위해, 기존의 화염소 모델을 채택한 음향파 응답 연구 결과와의 상관성을 찾아 본 해석 결과를 분석하였다.