모멘텀·부력 구동 화염 거동 및 소염·불안정성 전이 메커니즘

Flame dynamics driven by momentum and buoyancy with extinction/instability transition mechanisms

연구 내용

제트 확산 및 coflow 화염에서 모멘텀·부력 지배 전이를 규명하고 소염/불안정성 모드를 분류하는 연구

박정 연구실은 lifted flame 및 jet diffusion flame에서 유동 조건이 화염 안정성과 소염 경로에 미치는 영향을 체계적으로 분석합니다. coflow 제트에서는 Richardson number 기반으로 momentum-driven, buoyancy-momentum-driven, buoyancy-driven 영역을 구분하고, 노즐 열손실 및 밀도 차가 liftoff height와 blowoff/blowout에 미치는 역할을 비교합니다. 또한 제트 확산 화염에서는 buoyancy by fuel이 flickering mode 전이를 유도하는 조건을 파악하여 불안정성 발현의 지배 요인을 정리합니다. 이를 통해 운전 범위 내 위험 소염 조건을 예측할 수 있는 근거를 확보합니다.

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연구 흐름

초기에는 lifted flame 현상을 실험적으로 재현하고 liftoff height의 변화를 측정하며, 화염 안정성과 소염이 유동·열 조건의 조합에 의해 결정된다는 관찰 기반을 구축했습니다. 이후 다양한 제트 속도·온도·조성 조건에서 화염이 안정화되거나 소염되는 양상을 비교하고, Richardson number로 대표되는 지배 영역을 설정하여 거동을 정리했습니다. 다음 단계로는 시간 해상 flame edge 측정을 통해 stabilization과 blowout의 과정 단서를 분리했습니다. 최근에는 buoyancy-driven 메커니즘과 불안정성 전이를 연결해 제트 확산 화염의 모드 천이까지 확장하는 흐름을 수행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

Lifted flame 예측
소염 모드 분류
제트 확산 화염 제어
불안정성 전이 저감
노즐 열손실 영향 평가
유동-화학 연계 해석
운전 안전 영역 도출
연소 실험 데이터 기반 상관식
발화·소화 경계 관리
불안정성 모니터링 지표 개발