초록 ▼

○ KIVA 코드를 이용한 DME 연소 모델 개발 및 실험 결과와의 비교를 통한 검증
DME 엔진의 수치해석을 위하여 DME 연료의 물성을 고려하고 착화와 연소특성을 위하여 반응기구를 적용하였고, CHEMKIN 코드를 CFD 코드인 KIVA와 연결한 KIVA-CHEMKIN 코드를 개발하였다. 또한 상세반응기구의 정확도를 보장하는 범위 내에서 축소반응기구를 개발하여 계산효율성을 향상시켰다. 또한 다양한 엔진시스템 및 운전영역에서의 실험결과와의 비교를 통하여 수치해석모델의 정확도를 확보하였다.
○ DME 엔진의 조건에 따른

○ KIVA 코드를 이용한 DME 연소 모델 개발 및 실험 결과와의 비교를 통한 검증
DME 엔진의 수치해석을 위하여 DME 연료의 물성을 고려하고 착화와 연소특성을 위하여 반응기구를 적용하였고, CHEMKIN 코드를 CFD 코드인 KIVA와 연결한 KIVA-CHEMKIN 코드를 개발하였다. 또한 상세반응기구의 정확도를 보장하는 범위 내에서 축소반응기구를 개발하여 계산효율성을 향상시켰다. 또한 다양한 엔진시스템 및 운전영역에서의 실험결과와의 비교를 통하여 수치해석모델의 정확도를 확보하였다.
○ DME 엔진의 조건에 따른 연소 및 배기특성 분석 및 최적 저온 연소 방법 제시
DME 저온연소를 위하여 DME HCCI 엔진에서 다양한 운전범위에서 수치해석을 수행하였고, 최고사이클온도-당량비 등고선 지도를 이용하여 엔진의 성능 및 배기배출물 특성을 분석하였다. 장점함수를 이용하여 저온연소 최적 운전영역을 제시하였고, n-heptane HCCI 엔진의 결과와의 비교를 통하여 최적 운전영역의 확대되는 것을 확인하였다.

Abstract ▼

1. Modification of the CFD code for DME engine simulation and validations
In order to perform the numerical analysis for DME fueled engine, the KIVA-CHEMKIN code coupling the CFD code KIVA and the chemistry solver CHEMKIN was developed. DME fuel properties for physical characteristics and DME re

1. Modification of the CFD code for DME engine simulation and validations
In order to perform the numerical analysis for DME fueled engine, the KIVA-CHEMKIN code coupling the CFD code KIVA and the chemistry solver CHEMKIN was developed. DME fuel properties for physical characteristics and DME reaction mechanism for ignition and combustion characteristics were implemented into this code. In addition, the reduced reaction mechanism was developed within the ensuring the accuracy of the detailed reaction mechanism and it increased the computational efficiency. This numerical models were validated at various engine systems and operating conditions by compared to the experimental results.
2. Effect of operating conditions on emissions and low tempearature combustion for compression ignition engines fueled with DME
Low temperature combustion for DME engines can be realized by several strategies. Thus the present project will suggest optimal low temperature combustion strategy based on numerical results. DME HCCI engine for low temperature combustion strategy was used to perform numerical analysis at various operating conditions (initial temperature and pressure, equivalence ratio). The engine performance and emissions characteristics was analysed by using peak cycle temperature-equivalence map. The optimal operating regimes were presented from the merit functions based on the engine performance and emissions characteristics. From the numerical study, the optimal operating ranges of DME HCCI engine were wider than n-heptane HCCI engine.

목차 Contents

• 최종보고서 ...1
• 목차 ...2
• 연구 계획 요약문 ...3
• 국문 요약문 ...4
• SUMMARY ...5
• 연구내용 및 결과 ...6
• 1. 연구 개발 과제의 개요 ...6
• 1.1. DME의 디젤 대체 연료로서의 우수성 및 연구의 수요 ...6
• 1.2. 저온연소 기술 (Low Temperature Combustion, LTC) ...7
• 2. 국내.외 기술 개발 현황 ...9
• 2.1. DME의 연구 동향 ...9
• 2.2. 저온 연소 기술의 연구 동향과 DME 저온연소 기술 개발 ...12
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ...13
• 3.1. DME 엔진 수치모사를 위한 해석모델 ...13
• 3.2. 수치해석 모델의 검증 및 축소반응기구의 생성 ...21
• 3.3. 수치해석을 이용한 DME 엔진의 운전 조건에 따른 연소 및 배기 특성 분석 및 최적 저온 연소 방법 제시 ...25
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ...34
• 4.1. DME 해석을 위한 모델 개발 ...34
• 4.2. DME 엔진 수치해석 모델의 검증 및 DME 엔진의 운전 조건에 따른 연소 및 배기 특성 분석 ...34
• 4.3. 수치해석을 통한 DME 엔진의 최적저온연소방법 제시 ...34
• 5. 연구 결과의 활용 계획 ...36
• 5.1. 활용방안 ...36
• 5.2. 기대효과 ...36
• 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ...37
• 1. 실제연료에 대한 반응기구생성 ...37
• 2. 축소반응기구 생성기법 ...37
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구 실적 ...39
• 8. 참고 문헌 ...40
• 9. 연구 성과 ...42
• 10. 기타 사항 ...44
• [별첨1] 대표연구성과 ...45