Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.39
no.6
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pp.485-496
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2015
The present study presents experimental results on the characteristics of emission spectra of kerosene/air swirl flames. The aviation fuel Jet A-1, which is used for the liquid rocket engines of the Korea Space Launch Vehicle, is used with three different swirlers to investigate the swirl strength effects. The emission spectra from the flames are measured with a spectrometer as the swirl strength and combustion air temperature are varied. Chemiluminescence intensities of $OH^*$, $CH^*$ and $C_2{^*}$ are identified from the spectra. The chemiluminescence intensities from the kerosene flames show sensitivity to the swirl strength and are affected by changes in the combustion air temperature. Among the three radicals of interest, $C_2{^*}$ show the most significant changes in chemiluminescence intensity with the swirl strength and equivalence ratio. The intensity ratios $I_{OH^*}/I_{CH^*}$ and $I_{C_2{^*}}/I_{CH^*}$ are adequate for indicating changes in the equivalence ratio with the air and fuel mass flow rates, respectively.
The present paper deals with the numerical simulation for the spray characteristics with swirling turbulent flows and dilution flows from swirl injectors in a simplified can type of gas turbine combustor. The main objective is to investigate the characteristics of swirling turbulent flows with dilution flows and to provide the qualitative results for the spray characteristics such as the droplet distribution and Sauter Mean Diameter(SMD). The gas-phase equations based on Eulerian approach were discretized by Finite Volume Method, together with SIMPLE algorithm and the Reynolds -Stress-Model. The liquid-phase equations based on Lagrangian method were used to predict the droplet behavior. The results of preliminary test are generally in good agreement with experimental data, and show that the anisotropy exists in the primary zone due to swirl velocity and injected air from primary injector, and then gradually decays due to turbulent mixing and consequently near-isotropy occurs in the region between primary and dilution zones. For the spray characteristics, it is indicated that the swirling flows of primary jet region increase the droplet atomization. In addition, it is showed that the swirling flows at the inlet region lead the air-fuel mixture to be distributed near the igniter and can significantly affect the spray behavior in the primary jet region.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.10
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pp.2724-2737
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1994
The swirl effect on an axisymmetric turbulence has been investigated along its centerline by the hot wire anemometry. Flow facility to generate and conrol the swirl has been built by using the rotating honeycomb and grid. For the case of internal flows, as the strength of the swirl increases the flow tends to be locally isotropic by modifying the radial and the rotational components mainly. In comparison with those of the plain free jet, the decay of the centerline turbulences seems to be delayed substantially even with a slight swirl component.
This Paper deals with the experimental study of the axisymmetric air jet impinging vertically on the flat heating surface with and without swirl. The purpose of this study is to investigate the characteristics of flow, augmentation of heat transfer rate, turbulent intensity, and the comparison of heat transfer rate, the optimal swirling condition about the swirl and nonswirl axisymmetric air jet. In order to augment the heat transfer on the flat heating surface without introducing any additional power, the technique used in the present work was placement of twisted tape inserted pipe in front of the nozzle exit in order to make a swirl. The effect of swirl degree is investigated in case of S=0., 0.056, 0.111, 0.222 and the velocity of the jet was 14, 20, 26, 32, 38, 44m/s. The distance between the nozle exit and the stagnation point on the impinging plate was the H/D=$1{\sim}14$. In order to analyze of the flow structure which increase heat transfer, the velocity and the turbulent intensity of the axisymmetric jet was measured by a hot wire anemometer according to the swirl number and H/D.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.7
no.2
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pp.153-159
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2004
The purpose of this research is to investigate the performance of swirl combustion chamber diesel engine by changing the jet passage area, the depth and shape of the piston top cavity (main chamber). The performance of diesel engine with newly changed swirl combustion chamber was tested through the experimental conditions as engine speed, load and injection timing etc. The test results were compared and analyzed. And another purpose of this research is to make a new diesel engine that is satisfied fuel consumption and regulation value of exhaust gas. 1. The rate of fuel consumption was affected significantly by the jet passage area at the high speed and load than low speed and low load. The influence of jet passage large area was proven to decrease the rate of fuel consumption. 2. Smoke was affected significantly by the depth of the piston top cavity, but exhaust temperature and the rate of fuel consumption wasn't affected. The rate of fuel consumption was affected by changing injection timing. 3. The rate of fuel consumption, exhaust temperature and Smoke were affected significantly by the shape of the piston top cavity from rectangular to trapezoid. That is we have all high value. The exhaust smoke density and exhaust gas temperature depended sensitively on variation of the injection timing rather than the shape of the combustion chamber within the experimental conditions. 4. We made a new diesel engine that is satisfied design target values(sfc=190 g/hr, NOx + THC=6.0 g/KWh, PM=0.3 KWh), the rate of fuel consumption and emission standard etc., through changing injection timing at the maximum torque point and rated power point. Although we have a little high NOx value.
This paper is studied to investigate the effect of slits and swirl vanes on the main flow fields of a gun-type gas burner through X-Y plane and Y-Z plane respectively by using X-probe from hot-wire anemometer system. This experiment was carried out with flow rate $450{\ell}/min$ in respective burner models installed in the test section of a subsonic wind tunnel. The burner models with only slits and only swirl vanes respectively were made by modifying original gun-type gas burner. The fast jet flow spurted from slits played a role such as an air-curtain because it encircled rotational flow by swirl vanes and drives mixed main flow to axial direction. As a result, the gun-type gas burner had a wider flow range up to about Y/R=1.5 deviated from slits and maintains a comparatively large velocity in the central part of burner within the range of about X/R=2.5. Therefore, it was very desirable that swirl vanes were installed within slits in gun-type gas burner in order to control the main flow fields effectively.
In this study, a cold-flow test was conducted under ambient conditions to investigate the impact of key geometrical parameters on the spray characteristics of coaxial injectors. Two types of injectors were examined: shear coaxial and swirl coaxial. The primary geometrical variables considered were the recess length and taper angle. The effects of each geometric parameter on the pressure drop, discharge coefficient, breakup length, and spray angle were analyzed. In the swirl coaxial injector, the recess length and the presence of taper affected the discharge coefficient more than in the shear coaxial injector. In terms of breakup length and spray angle, the shear coaxial injector and the swirl coaxial injector showed different results, due to the combination of the jet or swirl injection of the oxidizer and the geometrical variables of the injector. The breakup length and spray angle of the swirl coaxial injector were superior to those of the shear coaxial injector. It is expected that the swirl coaxial injector will have better combustion performance in hot-firing tests.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2005.11a
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pp.247-250
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2005
In the case of appling a unielement injector developed for a full scale liquid rocket combustor, a operating condition or configuration of the injector is changed by combustion pressure, arrangement and injector quantity of a full scale liquid rocket combustor. In order to verify application, swirl coaxial injectors propelled by jet-A1 and liquid oxygen are tested at different conditions of a combustion pressure, a flowrate and an injector length. As a test result, the application of the present swirl coaxial injectors is excellent because an efficiency of a characteristic velocity is increased at the each test condition beyond that variation of dynamic pressure intensity is small.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.4
no.5
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pp.119-129
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1996
This study is concerned with the critical evaluation of predicative capability of a k-$\varepsilon$ turbulence model using the Renormalization Group(RNG) theory. The present numerical model for solution of the Navier-Stokes System is based on the modified PISO algorithms. Computations have been performed with the RNG-based K-$\varepsilon$ model for the two-dimensional flow over a backward-facing step, a confined coaxial jet, and a swirling flow in a swirl combustor. Numerical results are compared with experimental data in terms of mean flow velocities, turbulent kinetic energy, and turbulent stresses. Numerical results clearly indicate that the RNG-based K-$\varepsilon$ turbulence model shows a significant improvement over a standard K-$\varepsilon$ model in predicting the turbulent flows with flow separation and swirl.
Swirling flows are found in very wide range of applications, for examples, cyclone separators, spraying machines, heat exchangers and jet pumps, ect. Relatively, little work has been done on the swirl flow using flow visualization techniques. This study deals with many visualization techniques to study on swirling flow. These techniques are related to oil films methods, smoke, dye liquids, liquid crystal, stroboscope light, smoke wire, white light, naphthalene sublimation, LDV(lase doppler Velocimetry) and PIV(particle image velocimetry). The present work has handled single, annular, carved tube, swirl expansion and swirl wake using several visualization methods in the vertical and horizontal circular tube.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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