Silica(SiO2) nanoparticles are used as additives in plastics and rubbers to improve mechanical, electrical, magnetic properties and optical material. Silica nanoparticles were synthesized by the gas phase thermal oxidation of several kinds of precursors in many types of reactor. Diffusion flame reactor has some advantages compared with other types of reactors. In this study, we investigated the generation of silica nanoparticles on the effect of residence time by tetraethylothosilicate(TEOS) in a turbulent diffusion flame reactor controlled by providing reactant flowrate and reactor geometry affect particle morphology, particle size and particle size distribution. To determine the flame residence time, flame length should be determined which was examined by ICCD image. Particle size, distribution and morphology were performed with TEM.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제16권2호
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pp.254-263
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2015
In this study, numerical simulations are carried out to investigate the dynamic SGS model effects in a Kerosene-LOx coaxial swirl injector under high pressure conditions. The turbulent model is based on large-eddy simulation (LES) with real-fluid transport and thermodynamics. To assess the effect of the dynamic subgrid-scale (SGS) model, the dynamic SGS model is compared with that of the algebraic SGS model. In a swirl injector under supercritical pressure, the characteristics of temporal pressure fluctuation and power spectral density (PSD) present comparable discrepancies dependant on the SGS models, which affect the mixing characteristics. Mixing efficiency and the probability density (PDF) function are conducted for a statistical description of the turbulent flow fields according to the SGS models. The back-scattering of turbulent kinetic energy is estimated in terms of the film thickness of the swirl injector.
Two-dimensional, angle-resolved LDV(Laser Doppler Velocimetry) measurements of the turbulent rotating flow field in a confined cylinder have been performed. The configurations of interest are flows between a rotating upper disk with a rod attached by a disk or impeller(${\theta}= 90^{\circ},\;45^{\circ}$) and a stationary lower disk in a confined cylinder. The mean flow velocity as well as the turbulent intensity of the flow field have been measured. The results show that the flow is strongly dependent on the position of the impellers or the disk, negligibly affected by the Reynolds number in turbulent flow. It is observed that the mixing effect of the axial flow impeller(${\theta}= 45^{\circ}$) is better than that of the radial flow impeller(${\theta}= 90^{\circ}$) or a disk.
In the present work, the effect of PDF selection and intermittency on the result of the numerical simulation are examined by the simulation of a turbulent methane-air jet diffusion flame. As to the PDFs, beta-function and clipped Gaussian are considered. Results for the pure mixing jet are compared with experimental results. Then, the turbulent flame is calculated for the same conditions and the results obtained for the several models are compared. It is found that the clipped Gaussian distribution coupled with consideration of intermittency recovers the experimental data very well. As to the reacting flow results, the main overall properties of the turbulent jet diffusion flame such as maximum flame temperature are less affected by the choice of the PDF. Flame height and NO emissions, on the contrary, appear to be significantly influenced.
Effects of ambient geometry on the liftoff characteristics are experimentally studied for nonpremixed turbulent jet flames. To clarify the inconsistency of the nozzle diameter effect on the liftoff height, the ambiences of finite and infinite domains are studied. For nonpremixed turbulent jet issuing from a straight nozzle to infinite domain, flame liftoff height increases linearly with nozzle exit mean velocity and is independent of nozzle diameter. With the circular plate installed on the upstream of nozzle exit, flame liftoff height is lower with plate at jet exit than without, but flame liftoff characteristics are similar to the case of infinite domain. For the confined jet having axisymmetric wall boundary, the ratio of the liftoff height and nozzle diameter is proportional to the nozzle exit mean velocity demonstrating the effect of the nozzle diameter on the liftoff height. The liftoff height increases with decreasing outer axisymmetric wall diameter. At blowout conditions, the blowout velocity decreases with decreasing outer axisymmetric wall diameter and liftoff heights at blowout are approximately 50 times of nozzle diameter.
In the present study, an improved version of 4-equation low-Reynolds-number 4-equation model is proposed. The equations of the temperature variance ($k_{\theta}$) and its dissipation rate(${\varepsilon}_{\theta}$) are solved, in concert with the equations of the turbulent kinetic energy(k) and its dissipation rate(${\varepsilon}$). In the present model, the near-wall effect and the non-equilibrium effect are fully taken into consideration. The validation of the model is then applied to the turbulent flow behind a backward-facing step and the flow over a blunt body. The predicted results of the present model are compared and evaluated with the relevant experiments.
Flow velocity was measured using a hot wire anemometer. Turbulence intensity was in proportion to mean flow velocity regardless of swirl velocity. And integral length scale has proportional relation with swirl velocity regardless of measurement position. Flame speed calculated by radius of visualized flame was increased and then decreased according to lapse of time from spark. Maximum flame speed was increased according to increase of turbulence intensity. Burning speed and flame transport effect increased with increase of swirl velocity, but ratio of burning speed to flame speed decreased with increased of swirl velocity. Mass fraction burned versus volume fraction burned was increased in proportion to the increase of turbulence intensity, caused by increase of combustion promotion effect according to increase of turbulence intensity and scale.
The unsteady turbulent flow characteristics of NACA4406 airfoil at close proximity to the pound are numerically investigated, especially focused on the noise generation mechanism near the blunt trailing edge. The unsteady two-dimensional compressible Wavier-Stokes equations with a Spalart-Allmaras turbulence closure model are solved by the 6th-order compact scheme and the 4th-order Runge-Kutta scheme. The computation shows a noise generation by a feedback mechanism at the blunt tailing edge, where the acoustic-fluidic coupling occurs between the wall-reflected sound waves and the periodically disturbed turbulent shear layer.
An improved version of nonlinear low-Reynolds-number k-.epsilon. model is developed. In this model, the limiting near-wall behavior and nonlinear Reynolds stress representations are incorporated. Emphasis is placed on the adoption of Ry(.iden. $k^{1}$2/y/.nu.) instead of $y^{[-10]}$ (.iden. $u_{{\tau}/y/{\nu}}$) in the low-Reynolds-number model for predicting turbulent separated and reattaching flows. The non-equilibrium effect is examined to describe recirculating flows away from the wall. The present model is validated by doing the benchmark problem of turbulent flow behind a backward-facing step. The predictions of the present model are cross-checked with the existing measurements and DNS data. The model performance is shown to be generally satisfactory.
The fully coupled conditional moment closure(CMC) model has been developed to realistically simulate the structure of complex turbulent nonpremixed syngas flame, in which the flame structure could be considerablyl influenced by the turbulence, transport history, and heat transfer as well. In order to correctly account for the transport effect, the CMC transport equations fully coupled with the flow and mixing fields are numerically solved. The present CMC approach has successfully demonstrated the capability to realistically predict the detailed structure and the overall combustion characteristics. The numerical results obtained in this study clearly reveal the importance of the convective and radiative heat transfer in the precise structure and NOx emission of the present confined combustor with a cooling wall.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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