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고압하에서 수소-산소의 정체점 점화에 관한 이론적 해석
Asymptotic Analysis on the Stagnation-Point Ignition of Hydrogen-Oxygen Mixture at High Pressures

이수룡   (서울산업대학교 자동차공학과UU0000705  );
  • 초록

    Ignition of hydrogen and oxygen in the "third limit" is theoretically investigated in the stagnation point flow with activation energy asymptotics. With the steady-state approximations of H, OH, O and HO $_2$ , a two-step reduced kinetic mechanism is derived for the regime lower than the crossover temperature T $_{c}$ at which the rates of production and consumption of all radicals are equal. Appropriate scaling of Damkohler number successfully provides the explicit relationship between pressure, temperature and strain rate at ignition. It is shown that, compared with those for the counterflow, ignition temperatures for the stagnation point flow are considerably increased with increasing the system pressure. This is because ignition in the "third limit" is characterized by the production of reduction of $H_2O$ $_2$ , which is reduced by wall effect. Strain rate substantially affects ignition temperature because key reaction rates of $H_2O$ $_2$ are comparably with its transport rate, while the mixture temperature and the hydrogen composition do not significantly affect ignition temperature.e.


  • 주제어

    점근해석 .   수소-산소 혼합기 .   점화 .   정체점유동.  

  • 참고문헌 (10)

    1. Mass, U. and Warnatz, J., 1988, 'Ignition Processes in Hydrogen-Oxygen Mixtures,' Combust. Flame, Vol. 74, pp. 53-69 
    2. Glassman, I., 1996, Combustion, Academic Press, Inc., pp. 590-607 
    3. J. Park, H. D. Shin, 1997, 'Similarity between a Stagnant Point Diffustion Flame and an Evolving Jet Diffusion Flame,' Transactions of the KSME, Vol. 21, No. 4, pp.494-502 
    4. Law, C. K., 1979, 'On the Stagnation-Point Ignition of a Premixed Combustible,' Int. J. Heat and Mass Transfer, Vol. 21, pp.1363-1368 
    5. H. S. Yi, S. J. Lee, E. S. Kim, 1996, 'Performance Evaluation and Emission Characterisitcs of In-Cylinder Injection Type Hydrogen Fueled Engine,' Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 21, No. 7, pp.617-624 
    6. Lewis, B. and von Elbe, G., 1987, Combustion, Flames and Explosions of Gases, Academic Press, Inc., pp. 25-77 
    7. Sanchez, A. L., Balakrishnan, G. , Linan, A. and Williams, F. A., 1996, 'Relationships between Bifurcation and Numerical Analysises for Ignition of Hydrogen-Air Diffusion Flames,' Combust. Flame, Vol. 105, pp. 569-590 
    8. Im, H. G. , Helenbrook, B. T., Lee, S. R. and Law, C. K., 1996, 'Ignition in the supersonic hydrogen/air mixing layer with reduced reaction mechanisms,' J. Fluid Mech., Vol. 322, pp. 275-296 
    9. Kreutz, T.G. and Law, C.K., 1996, 'Ignition in Nonpremixed Counterflowing Hydrogen vs Heated Air:Computational Study with Detailed Chemistry,' Combust. Flame, Vol. 104, pp. 157-175 
    10. Lee, S.R. an dLaw, C.K., 1994,'Asymptotic Analysis of Ignition in Nonpremixed Counterflowing Hydrogen versus Heated Air,' Combust. Sci. Technol., Vol. 97, pp. 377-389 

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  • 이수룡 (10)

    1. 1997 "고압하에서 수소-산소 확산화염의 소염 특성에 관한 수치 해석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 21 (9): 1174~1184    
    2. 1997 "예혼합화염 영역에서 확산화염의 불안정성에 관한 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 21 (9): 1218~1229    
    3. 2002 "대향류 확산화염에서 확산-전도 불안정의 비선형 거동에 대한 수치해석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 26 (5): 695~702    
    4. 2004 "비단열 정체면에서 촉매 표면반응의 천이 거동에 대한 이론적 해석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 28 (6): 697~704    
    5. 2006 "로켓엔진 연소기에서 음향 공명기의 bituning에 관한 수치적 연구" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 10 (1): 1~8    
    6. 2007 "디젤 엔진 매연여과장치 입.출구에서의 유속 분포 측정" 한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway 10 (3): 343~349    
    7. 2007 "측정자동화에 의한 입구연결부 형상이 L-형인 디젤매연필터 입.출구에서의 유속 분포에 관한 연구" 한국공작기계학회논문집 = Transactions of the Korean society of machine tool engineers 16 (4): 93~100    
    8. 2009 "곡관 연결 조건에 따른 디젤엔진 매연여과장치 입구 유속 분포의 CFD 해석" 한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway 12 (4): 457~464    
    9. 2010 "분할형 전기히터가 장착된 디젤 매연 필터 내의 온도분포에 관한 연구" 한국연소학회지 = Journal of the Korean Society of Combustion 15 (3): 67~73    
    10. 2010 "대향류 확산화염에서 맥동 불안정성의 비선형 거동에 대한 수치해석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 34 (9): 859~866    

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