초록 ▼

연구개요
층류 예혼합화염의 다차원 구조 천이과정에서 발생하는 셀구조 고유 특성과 화염 불안정성 사이의 인과관계 규명을 위해 연속적인 간격 변화가 가능한 원반형 Hele-Shaw 연소기를 새롭게 개발하고, 이를 활용하여 다양한 연료에 대해 화염 전파와 셀구조 천이 특성에 영향을 미치는 정압, 정적, 고압, 고온, 희석의 조건에서의 길이 스케일 효과에 대해 연구하며, 그 결과를 바탕으로 다차원 화염구조 현상에 적용가능한 진보된 예혼합화염 구조이론을 제안하고자 한다.

연구 목표대비 연구결과
정압, 정적, 고압 환경

연구개요
층류 예혼합화염의 다차원 구조 천이과정에서 발생하는 셀구조 고유 특성과 화염 불안정성 사이의 인과관계 규명을 위해 연속적인 간격 변화가 가능한 원반형 Hele-Shaw 연소기를 새롭게 개발하고, 이를 활용하여 다양한 연료에 대해 화염 전파와 셀구조 천이 특성에 영향을 미치는 정압, 정적, 고압, 고온, 희석의 조건에서의 길이 스케일 효과에 대해 연구하며, 그 결과를 바탕으로 다차원 화염구조 현상에 적용가능한 진보된 예혼합화염 구조이론을 제안하고자 한다.

연구 목표대비 연구결과
정압, 정적, 고압 환경에서 길이 스케일을 연속적으로 변화시키며 실험 가능한 원반형 Hele-Shaw 연소기를 설계 및 제작하여 기존 Hele-Shaw 연소기에 대한 연구들의 한계점을 극복할 수 있었다. 이를 이용하여 대기압, 고압 정적 등의 다양한 조건에서 공통적인 화염 특성 스케일의 경계지점을 규명할 수 있었다. 또한, 길이 스케일, 연료의 종류 및 특성, 경계 조건, 압력, 연료 희석 등에 따라 셀구조의 천이 특성이 어떻게 변하는지 관찰하였고, 각 요소의 영향에 대해서 규명할 수 있었다. 이와 더불어 길이 스케일에 따라 여러 가지 불안정성이 화염에 끼치는 영향, 반응물의 Le에 따른 Diffusive-Thermal 불안정성 효과, 압력에 따른 Darrieus-Landau 불안정성의 효과를 확인할 수 있었고, 이를 기존 연구 결과와 비교할 수 있었다. 마지막으로, 특정 조건에서 발생하는 화염면의 진동에 관련된 불안정성에 대한 새로운 메커니즘을 제시하고 수치해석으로 확인하고자 하였다.

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
길이 스케일에 따라 micro-연소현상과 일반 연소현상이 확연히 다른 특성을 가지므로 이를 구분하는 특성 길이를 실험적으로 관찰하였고, 다양한 연료에 따른 관찰 결과는 소형 연소기의 설계나 고압 연소기의 상세 결계에 대한 연속적인 지식 체계를 구성하는 데 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 기존의 1차원 예혼합화염 구조이론의 한계를 극복하고 다차원 해석모델 구성을 위한 화염의 셀구조 연구가 필요한 상황에서 본 연구를 통해 셀 구조에 대한 기존 이론들의 적용 한계를 인지할 수 있었고, 불안정성에 대한 새로운 메커니즘을 제시할 수 있었다. 마지막으로 향후 해석기술의 발달로 난류유동에 대한 직접수치해석이 일반화되면, 유동해석 결과와 화염구조 이론이 직접 연계될 것으로 생각되는 상황에서 복잡한 셀구조 화염에 대한 총괄적인 특성을 도출함으로써 난류 예혼합 화염의 연소해석에 유의미한 활용이 가능할 것으로 생각한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구 목표 ... 4
• 나. 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 가. 정압 원반형 Hele-Shaw 연소기 개발 ... 6
• 나. 정적 원반형 Hele-Shaw 연소기 개발 ... 8
• 다. 화염 전파 해석 모델 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 27