• 대한기계학회논문집B
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• 제26권12호
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• pp.1655-1662
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• 2002

Recently, many researches have been performed to improve the performance of the combustion and emission in a D.I.Diesel engine. And many new techniques have been introduced and developed to reduce NO$_{x}$ and soot exhausted from diesel combustion. Some of these methods have the peculiar injection timing which is not used to traditional timing. To optimize these injection timing, characteristics of swirl flow and interaction of swirl with injection in the diesel engine should be investigated more carefully. Therefore, in this study, 2-zone energy method is adopted for the understanding of swirl flow in condition of moving piston, and then flame visualizations and image process are performed. From these studies, the characteristics of the swirl flow generated by SCV was investigated and the effect of swirl on injection timing was elucidated. As the results, velocity distribution caused by swirl flow increase the space utilization rate of flame plums. And flame plums of weak momentum are remained inside of combustion chamber by the swirl flow.w.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.389-396
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• 1994

It is very important to clarify the ignition and flame propagation processes of methanol fuel in the Spark-ignition engine. High speed Schlieren photography and pressure trace analyses were used to study on combustion characteristics of methanol fuel in a constant volume chamber. Methanol-air mixtures equivalence rations from lean limit to 1.4 were ignited at initial pressure (0.1, 0.3, 0.5 MPa), temperature (313 343, 373 K) and ignition energy (40, 180 mJ). As the result of this study, we verified the characteristics such as ignition delay, effective thermal efficiency, flame propagation velocity, lean limit, ignitability and combustion duration. Obatained results are as follows. (1) The time to 10% reach of maximum pressure was 40-50% of the total combustion duration for this experimental condition hardly affected by equivalence ratio. (2) The Effective thermal efficiency, as calculated from maximum pressure was the highest when the mixture was slightly lean $({\phi} 0.8-0.9)$ and maximum pressure was the highest when the mixiture was slightly rich $({\phi} 1.2-1.2).$

• 한국분무공학회지
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• 제17권3호
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• pp.128-133
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• 2012

The present study aims to examine the influence of flame spray distance on the thermal behavior of micro-metal particles and the morphological characteristics of $Ni_{20}Cr$ layers coated on the preheated SCM415 substrates by using the conventional flame spray system. Commercially available nickel-based $Ni_{20}Cr$ particles with a mean diameter of $45{\mu}m$ were used. In addition, CFD simulations using a commercial code (FLUENT ver. 6.3.26) were conducted to estimate temperature and velocity distributions of the continuous and discrete phases before impact on the substrate. From FE-SEM images of coated layers on the substrates, it was observed that as the spray distance decreased, the metal particle morphology showed splash-like patterns and such a short stretch shape, resulting from higher particle momentums and the impact of partially melted particles. Moreover, it was found that the spray distance should be considered as one of important parameters in controlling the porosity and the adhesion strength.

• 에너지공학
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• 제10권3호
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• pp.223-232
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• 2001

보염기 후류에 형성되는 화산회생의 보염특성을 고찰하기 위하여 연료 분출각의 변화, 난류발생격자의 설치, 재순환영역 내에 보조 연료의 공급에 따른 화염의 안정범위, 재순환영역의 길이 및 온도, 재순환영역주변의 난류강도 분포를 측정, 고찰하였다. 재순환영역의 길이는 주 연료 분출량의 변화에 따른 영향을 받지 않지만, 연료 분출각 및 주류유속의 변화, 보조 연료의 공급 난류발생격자의 설치 등에 따라 영향을 받는다. 확산화염의 경우 일반적으고 재순환영역의 길이가 길수록 보염성이 불량하지만, 난류발생격자를 설치한 경우에는 재순환영역의 길이가 길수록 보염성이 양호하다. 재순환영역의 온도는 연료 분출각의 변화, 보조 연료의 공급, 난류발생격사의 설치 등에 따라 영향을 받으며, 이론 혼합기 상태에서 최고값에 도달한다. 일반적으로 재순환영역의 온도가 낮을수록 보염성이 양호하지만. 난류발생격자를 설치한 경우에는 재순환영역의 온도가 낮을수록 보염성이 불량하다. 화염이 형성되는 보염기 후류 영역에 대한 난류강도는 격자의 직경이나 구속비가 큰 난류발생 격자를 설치한 경우에 크게 나타나며, 난류강도가 강 할수록 보염성이 불량하다. 연료 분출각의 변화, 난류발생격자의 설치, 재순환영역 내에 보조 연료의 공급 등의 방법으로 확산화염의 보염특성을 제어할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.153-160
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• 2021

아산화질소(Nitrous oxide, N2O)는 지구온난화 물질의 하나로 이산화탄소에 비해 지구온난화효과가 310배 강하고 분해하는데 120년이 소요되기 때문에 오존층 파괴에 주범으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 N2O를 저감하기 위해 고온 열분해 기술을 적용하여 N2O 저감 공정에서 발생하는 NOx 배출 특성에 대해 조사하였다. 고온 유동장을 형성하기 위해 동축 분젠 예혼합 화염을 열원으로 채택하였으며 실험 변수로는 노즐출구속도, 동축류 속도 및 N2O 희석률로 설정하였다. 실험 결과, NO 생성률은 노즐출구속도 및 동축류 유량에 관계없이 N2O 희석률이 증가함에 따라 증가하였다. N2O의 경우에는 연소 불안정성(Kelvin Helmholtz 불안정)이 억제된 안정된 예혼합 화염에서 다량으로 배출되었는데, 이는 화염 면 부근에서 감소된 N2O의 체류시간으로 인해 열분해 시간이 충분하지 않기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 N2O의 저감 효율을 증진시키기 위해서는 K-H 불안정성이 발생되는 노즐출구속도를 선정하여 화염 면 부근에서 발생되는 와류(toroidal vortex) 형태의 유동 구조를 형성하는 것이 N2O의 체류시간을 증가시키는데 효과적인 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.27-35
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• 2024

메탄, 프로판 등을 주성분으로 하는 연료가스는 폭발위험장소에서 사용될 수 있으며, 누출로 인한 공정조건의 영향으로 불균일한 혼합기를 형성할 수 있다. 균일한 혼합기를 대상으로 측정된 문헌 데이터를 이용한 화재 폭발 위험성 평가, 손상 예측은 가스 누출에 의한 실제 폭발 사고와 다른 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 가스 누출시 나타날 수 있는 농도 변화에 있어서 불균일성 혼합기의 폭발압력, 화염속도 등의 폭발특성을 조사하였다. 길이 0.82 m의 스테인리스 재질의 밀폐 배관에서 수행하였으며 컬러 초고속 카메라 및 압력 센서를 사용하여 관찰하였다. 또한 배관 내의 시간에 따른 농도차이 변화에 대해 회귀분석 모델을 사용하여 불균일 혼합물의 정량화 방법을 제안하였다. 본 연구의 농도 불균일성 조건에 있어서 메탄 폭발 시 전파화염은 불균일성 농도가 높아짐에 따라 화염 면적의 증가가 관찰되었고 이는 난류 화염의 주름진 화염 구조와 유사하였다. 메탄의 최대압력까지 걸리는 소요시간은 불균일성이 클수록 감소하였고, 폭발압력은 불균일성이 클수록 증가하였다. 농도가 불균일한 메탄의 K_G(폭연지수)의 범위는 1.30~1.58 [MPa·m/s]으로서 메탄의 농도가 균일성에서 불균일성로 변화하면서 17.7% 증가하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.34-42
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• 2014

본 연구에서는 $CH_4$ 및 $C_3H_8$ 연료의 컵버너 비예혼합화염에서 Swing, Rotation, Lifted 및 Blow-out과 같은 화염 불안정성을 발생시키는 불활성기체($N_2$, Ar, $CO_2$ 및 He)의 농도를 측정하였으며, 소화기준(즉, 화염날림 또는 화염불안정성 개시)에 따른 소화농도의 정량적 차이를 검토하였다. 소화농도의 차이는 부상화염의 발생 그리고 낮은 소화성능의 불활성기체일수록 증가됨을 확인하였다. 소화기준에 따른 소화농도의 최대 차이는 $C_3H_8$-air 비예혼합화염의 최대 연료유속의 조건(1.3 cm/s)에서 약 35%이다. 또한 화염 불안정성의 개시를 기준으로 측정된 소화농도는 정확한 그리고 경제적 설계 농도의 관점에서 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회지
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• 제39권2호
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• pp.49-56
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• 2006

In this study, the movable flame hardening process of 12Cr steel for a uniform hardness and desirable residual stress have been investigated. For this, the temperature cycles have been controlled accurately as a function of the three processing variables, the flame intensity $I_f$, the scanning velocity $V_s$, and the initial flame holding time $t_h$, where the standard surface temperature $T_{s,\;max}$, was maintained at $960^{\circ}C$. The optimized conditions were $V_s=0.68mn/s\;and\;t_h=67sec$ for the $C_3H_8:O_2\;=\;5:20l/min,\;V_s=0.80mm/s$ and $t_h=56sec$ for the $C_3H_8:O_2=6:24l/min,\;V_s=1.01mm/s\;and\;t_h=48sec$ for the $C_3H_8:O_2=7:28l/min,\;and\;V_s=1.15mm/s$ and $t_h=39sec$ for the $C_3H_8:O_2$=8:32 l/min. The optimally flame-hardened surface exhibited uniform distributions of the hardness and residual compressive stress over the treated area with moderate levels of $470{\sim}490HV_{0.2}$in hardness and $-300{\sim}-450MPa$ in residual stress, which were acceptable on the basis of the acceptance criteria of Siemens AG-KWU and GE Power Generation Engineering.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권2호
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• pp.336-344
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• 2002

In this study, the flow and combustion characteristics of flat flame burner with twirler were investigated. There are several factors that define the characteristics of burner. Among them, the experiments was focused on swirl effect by four types of twirler in terms of flow structure, distribution of temperature and emission characteristics. In PIV(Particle Image Velocimetry) experiment, the less of swirl number, axial flow is dominant at the center. As swirl number increases, the flow develops along the burner tile and backward flow becomes stronger at center. From the combustion characteristics, as long as combustion load increases, blow-off limit was improved. But at the higher swirl number, the limit is decreased. At swirl number 0, the temperature is shown typical distribution of long flame burner. but swirl number increases, the temperature distribution is uniform in front of round tile. Therefore, the temperature distribution is coincided with flow structure. As excess air ratio increases, NO concentrations are high. But high swirl number gives rise to become low NO concentrations. The flame characteristics are comprised in wrinkled laminar-flame regime according to turbulence Reynolds number(Rel) and Damkohler number(Da).

• 한국화재소방학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.61-68
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• 2007

본 연구에서는 지하생활공간을 대상으로 풍속의 변화에 대한 축소모델 실험을 통하여 열유동 및 화재성상을 분석하였다. 풍속이 증가할수록 화재실의 온도상승 시간은 빨라지고, 실의 온도도 증가하였다. 그리고 풍속이 증가할수록 화재실의 개구부에서 최고온도를 나타내었다. 화재확산에 따른 열유동은 풍속이 증가할수록 와류확산을 촉진시켜 연기발생과 화염의 크기를 증가시키고, 인근실의 내부보다 통로에서 높은 온도분포를 나타내었다. 끝으로 지하생활공간의 화재시 열유동은 풍향과 풍속에 의해 화재확산이 결정되어지고 풍속이 증가할수록 온도증가와 감소는 빠르게 진행됨을 확인할 수 있었다.