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정상초음파가 개재하는 프로판/공기 예혼합화염의 슐리렌기법에 의한 가시화
A Visualization of the Propane/Air Premixed Flame Interacting with an Ultrasonic Standing-wave by Schlieren Photography 원문보기

한국가시화정보학회지= Journal of the Korean society of visualization, v.11 no.1, 2013년, pp.22 - 27  

이상신 (부경대학교 대학원 에너지시스템공학과) ,  김정수 (부경대학교 기계공학과) ,  이도형 (부경대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An investigation into the influence of ultrasonic standing wave on the structural behavior of propane/air premixed flame has been made to get a clue to the combustion reaction acceleration and combustion instability. Visualization technique utilizing the Schlieren photography was employed for the ob...

주제어

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문제 정의

  • 그 결과, 정상초음파에 의한 화염선단의 구조적 변화를 발견하였으며, 화염전파속도가 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 선행연구에 더하여, 프로판/공기 예혼합화염에 정상초음파를 부가하여 슐리렌기법에 의해 화염의 구조 변화를 관찰하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 논문의 실험에서 사용된 DACS는 무엇으로 구성되는가? DACS는 함수발생기(function generator), 증폭기 (amplifier), PAC(Progressive Automation Controllers), 그리고 PC로 구성된다. 함수발생기와 증폭기를 사용하여 초음파진동자를 구동하였으며, PAC를 이용하여 획득한 데이터와 이미지를 동기화하고, 이를 PC에 저장하였다.
대부분의 연소 및 추진시스템에서 연소불안정성이 나타나는 이유는 무엇인가? 자동차엔진, 발전소버너설비, 항공기용가스터빈엔진 등 대부분의 연소 및 추진시스템에서 빈번히 나타나는 연소불안정성은, 연소기 내의 압력변동(pressure oscillation)이 열구조적 부하(thermal-structural loads)의 높은 증폭을 동반함으로써 나타나며, 궁극적으로 화염과 압력파의 상호작용으로 귀결될 수 있다. 이런 연소 불안정성을 억제하기 위해 19세기 후반부터 관내의 예 혼합화염 전파에 대한 연구가 진행되어 왔다.
예혼합화염의 전파과정의 구조변이는 어떤 단계로 정의 되는가? 예혼합화염의 전파과정의 구조변이는 크게 네 단계로 정의된다(4). 첫 번째 단계에서는 점화 후 생성된 반구화염이 벽면에 접할 때 까지를, 두 번째는 벽면에 영향을 받으며 진행하는 반구화염을, 세 번째는 평면화염으로 변이하는 과정을, 네 번째 단계에서는 튤립화염의 형태를 확인할 수 있다. 초기에 생성된 반구화염은 완전히 성장하기까지 전파속도가 증가하다가 벽면에 접촉 후 속도가 크게 변하지 않는 것이 관찰된다.
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참고문헌 (15)

  1. Ellis, O. C. and De, C., 1928, "Flame Movement in Gaseous Explosive Mixtures (Part 7)", Fuel in Science and Practice 7, pp. 502-508. 

  2. Dunn-Rankin, D. and Sawyer, R. F., 1998, "Tulip Flames: Change in Shape of Premixed Flames Propagating in Closed Tubes", Exp. Fluids, Vol. 24(2), pp. 130-140. 

  3. Guenoche, H., 1964, Nonsteady Flame Propagation, Markstein, G. H. Ed., Pergamon, New York, pp. 107-176. 

  4. Clanet, C. and Searby, G., 1996, "On the "Tulip Flame" Phenomenon", Combustion and Flame, Vol. 105(1-2), pp. 225-238. 

  5. Xiao, H., Makarov, D., Sun, J., and Molkov, V., 2011, "Experimental and Numerical Investigation of Premixed Flame Propagation with Distorted Tulip Shape in a Closed Duct", Combustion and Flame, Vol. 159(4), pp. 1523-1538. 

  6. Matalon, M. and Metzener, P., 1997, "The Propagation of Premixed Flames in Closed Tubes", J. Fluid Mech., Vol. 336, pp. 331-350. 

  7. Bychkov, V. V., Golberg, S. M., Liberman, M. A., and Eriksson, L. E., 1996, "Propagation of Curved Stationary Flames in Tubes", Phys. Rev. E, Vol. 54(4), pp. 3713-3724. 

  8. Harrje, D. J. and Reardon, F. H. (Eds.), 1972 "Liquid Propellant Rocket Combustion Instability", NASA SP-194. 

  9. Huzel, D. K. and Huang, D. H., 1992, "Modern Engineering for Design of Liquid-propellant Rocket Engines", Vol. 147, AIAA, Washington D. C. 

  10. Shinoda, M., Yamada, E., Kajimoto, T., Yamashita, H., and Kitagawa, K., 2005, "Mechanism of Magnetic Field Effect on OH Density Distribution in a Methane-air Premixed Jet Flame", Proc. Combust. Inst., Vol. 30(1), pp. 277-284. 

  11. Won, S. H., Ryu, S. K., Kim, M. K., Cha, M. S., and Chung, S. H., 2008, "Effect of Electric Fields on the Propagation Speed of Tribrachial Flames in Coflow Jets", Combustion and Flame, Vol. 152(4), pp. 496-506. 

  12. Kim, S. G., Kim, K. T., and Park, J., 2004, "An Experimental Study on the Lift-off Behavior of Tone-Excited Propane Non-premixed Jet Flames", Trans. of the KSME(B), Vol. 28(5), pp. 569-579. 

  13. Seo, H. S., Lee, S. S., and Kim, J. S., 2011, "Structural Variation of Methane/Air Premixed Flame Caused by the Intervention of Ultrasonic Standing-wave", J. the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 15(6), pp. 1-6. 

  14. Seo, H. S., Lee, S. S., and Kim, J. S., 2012, "Agitation Effect of an Ultrasonic Standing Wave on the Dynamic Behavior of Methane/Air Premixed Flame", J. the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 16(3), pp. 16-23. 

  15. Williams, F. A., 1985, Combustion Theory, 2nd ed., Addison-Wesley, Redwood City, CA, p. 349. 

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