강한 난류 대향 제트 화염에 관한 실험적 연구

Abstract

난류 화염을 구분짓는 문제는 난류 유동, 혼합, 화학 반응간의 상화 작용을 고려해야 하기 때문에 매우 어렵다. 난류 화염을 연구하는데 있어서 몇 가지 시간 척도가 있는데 이것에 따라서 난류 화염 구조가 결정된다. 이들은 속도 변동 성분, 길이 척도 그리고 화학적인 반응 조건에 따라서 달라진다. OH 라디칼을 사용한 평면 레이저 광계측 방법은 강한 난류 화염을 연구하는 데 있어서 많이 사용된다. 본 연구에서 대향 제트 형태의 연소기를 강한 난류 화염을 만들기 위하여 고안하였다. 간한 난류 화염 조건에서 어떻게 화염이 존재하는지 알아보고, 완전 혼합 반응 구역과 분포반응 영역 그리고 층류 화염편 영역으로 구분해 보았다. 강한 속도 변동 조건을 가진 6가지 조건에서의 프로판/공기 화염이 사용되었고 각각은 다중 노즐 형태(작은 노즐이 묶인 형태)와 단순 노즐 형태(하나의 큰 노즐)로 구분하여 실험하였다. 속도 변동 성분과 난류 강도 그리고 길이 척도를 측정하였다. OH 라디칼의 상은 화염의 구부러진 정도를 알게 해 준다. 여기서 구한 화염의 곡률에 의한 화염의 구조와 화염 길이를 난류 강도 그리고 길이 척도와 비교하여 보았다. 이것을 통하여 노즐의 크기가 작아짐에 따라 유동의 작은 에디가 만들어지고 화염 곡률이 작아지며 유동의 시간 척도가 반응의 시간 척도보다 작아지게 됨을 알게 되었다.