맥동연소의 점화지연 특성해석 : (Le≠1에 대하여)

국문 초록 (Abstract)

많은 연소시스템에서 유동에 의한 유동변형율은 비정상적 연소, 점화와 소염 등에 심각한 영향을 미친다. 맥동연소에서는 연소기의 양쪽에서 유입되는 고온의 연소가스와 미연 혼합가스가 연소실 내부에서 충돌하여 정체면을 형성하며 유동변형율이 임계값 이하가 될 때까지 점화가 억제된다. 본 연구에서는 유동의 유동변형율의 변화와 Lewis수가 1이 아닐 때 발생하는 점화지연의 특성을 연구하기 위하여 활성화 에너지 점근법과 비가역 1단계 화학반응을 이용하였다. 유동에 의한 유동변형율은 비정상 유동에 의한 평균 유동변형율과 난류에 의하여 유도되는 유동변형율의 합으로 가정하였다. 해석결과에 의하면 점화지연의 크기는 Le < 2 에서 Le의 변화에 대하여 가장 민감하게 변화함에도 불구하고, Da < 200에서는 Da 변화가 점화지연의 크기에 가장 큰 영향을 주는 인자인 것으로 밝혀졌다. 또한 연소반응률의 전개를 살펴보면, 반응의 초기에는 열과 질량확산의 불균형(Le≠1) 때문에 이중 peak가 발생한다. Le<1에서는 반응이 고온의 연소가스 영역에 걸쳐서 발생하지만, Le > 1에서 반응은 정체면을 중심으로 아주 좁은 지역에서 발생한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In many combustion application, the strain rate of the flow can significantly affect the unsteady combustion features; ignition and extinction. In the pulse combustion, two streams(hot combustion gases and fresh mixtures) coming from the opposite side of the chamber collide and form a stagnation region. The chemical reaction is suppressed by the strain rate in this region until it is below the critical value. In this paper, the method of large activation energy asymptotics was adopted with one step irreversible kinetics to examine the response of the ignition delay to the variation of the strain rate. The strain rate in the combustion was modeled by two components; the strain rate by the mean bulk flow and the turbulence induced oscillatory strain rate by vortical flow. The Lewis number and Damkohler number were varied to study diffusional effects and chemical reaction time effects on the ignition delay. The amount of the turbulence induced strain rate was selected as a parameter. Although the results showed that the ignition delay was generally sensitive to the variation of Lewis number in the range of Le < 2, Damkohler number was found to be the most dominant factor to affect the ignition responses in the pulse combustion within the range of Da < 200. From the evolution of the burning rate, the unequal balance between the mass and the heat diffusion produced a kind of double peak shape of the burning rate at the initial stage of the reaction. Also, the reaction was distributed toward the hot burned gas side for small Lewis number less than one, whereas the reaction was confined to a narrow region for higher Lewis number.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 초 록
• 1. 서론
• 2. Formulation
• 3. 계산 및 결과해석
• 4. 결론
• 참고문헌