- Turbulent Flame
층류확산화염 (비예혼합화염)
확산화염은 비교적 간단한 구조, 높은 안전성 및 혼합 특성 등의 장점으로 인해 로켓 엔진이나 가스터빈 엔진 등 다양한 연소기에서 널리 쓰이고 있다. 본 연구의 목적은 가스터빈 엔진, 로켓 엔진 등의 연소장치에서 나타나는 기초 연소 특성들을 파악하는 것이다.
연료 조성을 변경하며 화염의 응답 특성(response characteristics)을 분석하며, OH-PLIF와 PIV를 이용하여 응답 특성에 따른 화염 구조(flame structure) 분석을 수행한다. 스피커를 이용하여 유동에 섭동을 공급하여 응답 특성의 실험적 연구를 수행하였다. 160Hz 이하의 저주파 대역에 대한 화염 구조를 계측하였으며, 두 유동이 분리되는 pinch-off 현상은 40-120Hz 대역에서 발현됨을 확인하였다. 이 주파수 대역에서 pinch-off가 일어나는 이유를 규명하기 위하여 PIV 계측을 수행하였으며, 이를 통해 velocity vector, stream line, strain rate 등을 분석하였다.

그림 1. 확산화염 노즐 끝단

그림 2. 연소기 및 실험 장치

그림 3. OH-PLIF / PIV 동시계측 장비 구성도

그림 4. OH-PLIF을 이용한 저주파 대역 계측 (40 – 120 Hz에서 pinch-off 현상 발견)

그림 5. 20, 80, 140 Hz의 가진주파수에서 PIV 계측 이미지