초록 ▼

효율적인 연소기 또는 국부적인 가열 등의 특수 목적에 사용되는 연소기의 개발에 활용될 수 있는 자료의 제공을 목적으로, 원형 노즐에서 분출되어 벽면 충돌 제트의 형태로 연소하는 층류 및 난류 확산화염의 유동 특성, 화염의 구조 및 특성, 벽면으로의 열전달 특성 등을 이론적 해석을 통하여 연구하였다. 연구는 층류 및 난류 화염 각각에 대하여 이론적인 모델의 구성 후 컴퓨터를 이용한 수치 계산에 의하여 해를 구하였으며, 연소 모델로는 층류 화염의 경우 유한 화학 반응을 모델인 Arrhenius 식을, 난류 화염의 경우 Arrheniu

효율적인 연소기 또는 국부적인 가열 등의 특수 목적에 사용되는 연소기의 개발에 활용될 수 있는 자료의 제공을 목적으로, 원형 노즐에서 분출되어 벽면 충돌 제트의 형태로 연소하는 층류 및 난류 확산화염의 유동 특성, 화염의 구조 및 특성, 벽면으로의 열전달 특성 등을 이론적 해석을 통하여 연구하였다. 연구는 층류 및 난류 화염 각각에 대하여 이론적인 모델의 구성 후 컴퓨터를 이용한 수치 계산에 의하여 해를 구하였으며, 연소 모델로는 층류 화염의 경우 유한 화학 반응을 모델인 Arrhenius 식을, 난류 화염의 경우 Arrhenius 식과 와류 소멸 모델을 복합적으로 사용하였고 난류 모델로는 k-ε모델을 사용하였다. 연소 유동장내의 전달 상태량들은 온도 및 성분 조성에 따른 변화를 고려하였으며, 해석상의 중요 인자로는 노즐과 벽면간의 거리 및 노즐 출구의 레이놀즈수를 선정하였다. 해석 결과로 부터 연소 유동장의 유동형태, 온도 및 밀도 분포, 난류운동에너지 및 난류 소멸율의 분포, 각 성분들의 분포를 구하였으며, 이로부터 벽면충돌 화염의 형태 및 구조적 특성을 규명하였다. 또한 화염으로 부터 벽면으로의 열전달율 및 유효 가열면적을 구하여 선정된 중요 인자들이 열전달 특성에 미치는 영향을 비교 검토하였다.

Abstract ▼

In order to provide the informations for the development of new efficient combustor or combustor for heating small area, theoretical study for the round jet diffusion flame impinging on the wall was carried out to predict the characteristics and structure of impinging jet flame and heat trasnsfer to

In order to provide the informations for the development of new efficient combustor or combustor for heating small area, theoretical study for the round jet diffusion flame impinging on the wall was carried out to predict the characteristics and structure of impinging jet flame and heat trasnsfer to the wall. Development of mathematical model and numerical calculations were performed for the laminar and turbulent diffusion flames. In the laminar flame, finite chemistry by Arrhenius equation was used for combustion model. In the turbulent flame, combined model of arrhenius equation and eddy dissipation model was adopted for the combustion model and k-ε model was used for the turbulence model. All the transport properties in the combustion flow field were considered as variable depending on the temperature and composition. For the parametric study, the distance from nozzle to parpendicular wall and the Reynolds number at nozzle exit were chosen as the major parameters. As the results of the present study, the characteristics of flow field and the distributions of temperature, density, turbulent kinetic energy, dissipation rate and each chemical species were obtained. The heat transfer rate from flame to the wall and the effective heating area were calculated to investigate the influence of the major parameters on the heat transfer characteristics.

목차 Contents

• 제I장 서 론...8
• 제1절 연구의 배경...8
• 제2절 관련 문헌 연구...9
• 1. 비반응 충돌 제트에 관한 연구...10
• 2. 확산화염의 특성에 관한 연구...14
• 3. 벽면 충돌 화염 및 화염과 물체의 상호작용에 관한 연구...18
• 제3절 연구의 목적, 내용 및 방법...21
• 제II장 이론해석...24
• 제1절 기본 방정식...25
• 제2절 층류 확산화염...28
• 1. 연소모델...28
• 제3절 난류 확산화염...30
• 1. 평균 방정식...30
• 2. 난류 모델...32
• 3. 연소 모델...35
• 제4절 해석 모델...37
• 1. 지배 방정식...37
• 가. 층류 확산화염...37
• 나. 난류 확산화염...39
• 2. 경계 조건...43
• 3. 벽면 함수...46
• 4. 전달 상태량의 계산...50
• 가. 기체 혼합물의 점도...50
• 나. 기체 혼합물의 열전도도...53
• 제III장 수치해석...56
• 제1절 해석 영역의 격자 체제...56
• 제2절 이산화 방정식...56
• 제3절 이산화 방정식의 경계 조건...63
• 제4절 계산 방법...64
• 제IV장 결과 및 고찰...68
• 제1절 층류 충돌 제트 화염의 특성...69
• 1. 층류 충돌 제트 확산화염의 구조...69
• 2. 노즐과 벽면 간의 거리의 영향...90
• 3. 레이놀즈수의 영향...106
• 제2절 난류 충돌 제트 화염의 특성...122
• 1. 난류 충돌 제트 확산화염의 구조...122
• 2. 노즐과 벽면 간의 거리의 영향...146
• 3. 레이놀즈수의 영향...166
• 제3절 벽면에서의 열전달 특성...185
• 제V장 결 론...198
• 제1절 층류 충돌 확산화염...198
• 제2절 난류 충돌 확산화염...199
• 제3절 열전달 특성...200
• 제VI장 참고문헌...202