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층류 비예혼합 분류화염에서 음향가진에 의한 유동특성 연구
A Study of Flow Characteristics by Acoustic Excitation on the Laminar Non-premixed Jet Flame

오광철    (자동차부품연구원 환경시스템연구센터   ); 이기만    (순천대학교 기계우주항공공학부  );
  • 초록

    공명 주파수의 음파로 가진된 비예혼합 분류화염에서 가진 강도에 대한 영향을 실험적으로 조사하였다. 이를 위해 Mie 산란광 단면법, PLIF, PIV 등 광학적 가시화 방법이 사용되었다. 가진된 분류화염의 부상경로는 연료유량 및 가진 강도에 따라 크게 세 가지 영역으로 구분되는데, 비교적 큰 가진 강도에서 부상될 때 화염기저가 마치 난류화염처럼 부상되는 영역I과 작은 가진 강도에서 쉽게 부상되는 영역II 그리고 이 두 영역들 사이에서 부상된 화염기저가 부분 예혼합의 분젠화염과 같은 형태로 과도기적 영역이 존재함을 알았다. 본 연구에서는 영역I과 II로 구분되는 부상경로 차이에 대한 이해를 높이고자 가진 위상에 따른 노즐과 화염기저간의 유동 혼합과 속도 분포 특성을 아세톤 PLIF와 PIV 시스템을 사용하여 조사하였다.


    An experimental study has been conducted to investigate the effects of forcing amplitude on the tone-excited non-premixed jet flame of the resonance frequency. Visualization techniques are employed using the laser optic systems, which are RMS tomography, PLIF and PIV system. There are three lift-off histories according to the fuel flow rates and forcing amplitudes; the regime I always has the flame base feature like turbulent flame when the flame lift-off, while the flame easily lift-off in the regime II even if a slight forcing amplitude applied. The other is a transient regime and occurs between the regime I and regime II, which has the flame base like the bunsen flame of partial premixed flame. In the regime I and II, the characteristics of the mixing and velocity profile according to the forcing phase were investigated by the acetone PLIF, PIV system. Particular understanding is focused on the distinction of lift-off history in the regime I and II.


  • 주제어

    음향 가진 .   가진 위상 .   부상 영역 .   평면레이저 유도형광계 .   입자이미지 유속계.  

  • 참고문헌 (10)

    1. Kee-Man Lee and Sai-Kee Oh, "A Visual Investigation of Non-Premixed Flame Behavior under Acoustic Excitation", Spring Annual Conference of the KSME, 2001, pp. 871-877. 
    2. Kee-Man Lee, Sai-Kee Oh and Jeong Park, "A Visual Investigation of Coherent Structure Behaviour Under Tone-Excited Laminar Non-Premixed Jet Flame", Trans. of the KSME(B), Vol. 27, March 2003, pp. 275-285.     
    3. Kee-Man Lee, "A Visual Study on the Turnabout Phenomenon of Vortex Roll-up in forced Jet Diffusion Flames", Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 21, Dec. 2007, pp. 2221-2228.     
    4. Seung-Gon Kim, Kang-Tae Kim and Jeong Park, "An Experimental Study on the Lift-off Behavior of Tone-excited Propane Nonpremixed Jet Flames", Trans. of the KSME(B), Vol. 28, May 2004, pp. 569-579.     
    5. Tae Kwon Kim, Jeong Park and Hyun Dong Shin, "Mixing mechanism near the nozzle exit in a tone excited Non-premixed Jet Flame", Combustion Science and Technology, Vol. 89, 1993, pp. 83-100. 
    6. Kinsler et al., "Fundamentals of acoustics", 3rd ed., John Wiley & Sons, New York, 1982. 
    7. Ju Yong Park, Ki Joog Kang, Kwang Chul Oh and Kee Man Lee, "Flame edge behavior under tone-excited laminar nonpremxied jet flame", Autumn Annual Conference of the KSME, 2009. 
    8. W.S. Anthony and J.C. Brain, "Visualization of the Structure of a Pulsed Methane-air Diffusion Flame", Phys. Fluids, Vol. 28, No. 8, 1985, pp. 2317-2330. 
    9. Y.C. Chao and M.S. Jeng, "Behavior of the Lifted Flame under Acoustic Excitation", 24th Sym. on Combustion, 1994, pp. 333-340. 
    10. D. Demare and F. Baillot, "Acoustic Enhancement of Combustion in Lifted Non-premixed Jet Flames", Combustion and Flame, Vol. 139, 2004, pp. 312-328. 

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