[논문]직사각형 폭발 챔버에서 화염전파와 직사각형 장애물의 상관관계

박달재; 이태성; 이영순

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직사각형 폭발 챔버에서 전파하는 화염과 직사각형 장애물의 상관관계를 조사하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. 챔버내에 10%, 20%및 30%의 blockage ratio를 가지는 3가지 직사각형 장애물들이 사용되었다. 전파하는 화염과 장애물의 상관관계를 조사하기 위해 고속카메라가 사용되었다. 고속카메라로 얻어진 화염 이미지로부터 장애물 주위의 국부 화염속도 및 그 화염속도의 확률밀도함수가 계산되었다. 실험결과, 전파하는 화염이 직사각형 장애물의 모서리와 상호작용할 때 국부 화염속도는 증가하였다. 그 증가속도는 장애물의 Blockage Ratio가 증가할 때 더욱 커지는 것으로 나타났다. 그러나, 평균화염속도는 Blockage Ratio에 큰 의존성을 가지지 않는 것으로 나타났다. 이 연구에서 사용된 작은 L(Lenlgth)/D(Diameter)비를 가지는 폭발 챔버내에서 전파하는 화염전면과 직사각형 장애물과의 상관관계는 L/D비가 큰 문헌에서 보고된 결과와 비교하면, Blockage Ratio에 따른 의존성은 작은 것으로 나타났다.

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Experimental studies have been performed to examine the influences of wall obstructions in a rectangular confinement. Three wall obstacles with blockage ratios ranging from 10 to 30% were used. Temporally resolved flame front images were recorded by a high-speed video camera to investigate the inter...

Experimental studies have been performed to examine the influences of wall obstructions in a rectangular confinement. Three wall obstacles with blockage ratios ranging from 10 to 30% were used. Temporally resolved flame front images were recorded by a high-speed video camera to investigate the interaction between a propagating flame and the obstacle. The local flame displacement speed and its probability density functions(PDFs) were obtained for the wall obstructions. During the interaction with the sharp-edges of the wall obstacles, the local propagation speed increased. The increase of local speed became larger as the obstruction ratio increased. However, the averaged flame displacement speeds with different blockage ratios were not significantly different within the chamber as shown in the paper of Park et al. The flame front interaction investigated in this work was less dependent of the obstacle obstructions compared to that published in the literature for large L/D.

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가설 설정

1. (a) Selection of a local area of interest; (b) Example 어 image processing applied to the original flame image in the area 이 interest.
Note. H : Distance from the bottom of chamber to the front end of the obstacle facing the ignition point.

제안 방법

Experimental investigations were performed to examine the influence of rectangular wall obstacles within the chamber with a small L/D ratio and large rectangular vent. Three wall obstacles with blockage ratios ranging from 10 to 30 % are used.

대상 데이터

Three rectangular obstacles with blockage ratios from 10, 20 to 30% were mounted inside the chamber and centred at 117.5mm from the bottom of the chamber. The dimensions and configurations are given in Table 1.

성능/효과

1) As the blockage ratio increased, the pdfc of local flame displacement speeds during stage I become slightly skewed to lower displacement speeds than the laminar flame speed. During stage Ⅱ, the pdfs had a larger spread than stage I as the obstruction ratio increased.
2) The largest increase in the averaged local flame displacement speed with time was obtained with the obstruction ratio of 30% although this occurred later than smaller blockages. However, the mean flame speeds did not increase much with the blockage ratios compared to those published in the literature for large L/D.

참고문헌 (6)

I.O. Moen, M. Donato, R. Knystautas, J.H. Lee, 'Flame acceleration due to turbulence produced by obstacles', Combustion and Flame, Vol. 39, pp. 21-32, 1980

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A.R. Masri, S.S. Ibrahim, N. Nehzat, A.R. Green, 'Experimental study of premixed flame propagation over various solid obstructions', Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 21, pp. 109-116, 2000

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S.S. Ibrahim, A.R. Masri, 'The effects of obstructions on overpressure resulting from premixed flame deflagration', Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 14, pp. 213-221, 2001

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S.S. Ibrahim, G.K. Hargrave, T.C. Williams, 'Experimental investigation of flame/solid interactions in turbulent premixed combustion', Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 24, pp. 99-106, 2001

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H. Phylaktou, G.E. Andrews, 'Gas explosions in long closed vessels', Combustion Science and Technology, Vol. 77, pp. 27-39, 1991

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D.J. Park, A.R. Green, Y.S. Lee, Y.C, Chen, 'Experimental studies on interactions between a freely propagating flame and single obstacles in a rectangular confinement', Combustion and Flame 150, pp. 27-39, 2007

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