Planar-jet형 연소기내 난류유동의 LES

초록

본 연구에서는 평판사이에 정사각 단면 실린더를 보염기로 갖는 planar-jet형 연소기내 난류유동을 LES기법을 적용하여 유동해석 및 스칼라 이송해석을 수행하였다. 확산화염연소기의 화염안정성에 큰 영향을 미치는 재순환구역이 장애물의 위아래면과 후류면에 존재하는 것을 확인할 수 있었고, 후류면에서 제트의 유무에 따라 그리고, 제트의 속도에 따라 유동의 구조가 변화하는 것을 관찰할 수 있었다. 확산화염연소기의 혼합현상을 예측하기위해 공기와 연료의 혼합기내 연료의 질량분율이 스칼라로 표현되는 스칼라 이송방정식을 도입하여 가장 강한 제트가 분사되는 경우에 대하여 LES를 수행하였다. LES의 결과로부터 장애물의 후류부에서 분사된 연료가 유동장의 하류로 흘러갈 뿐만아니라, 장애물의 선단부의 박리에 의해 생성된 재순환구역으로도 흘러 들어가는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 장애물의 상류면을 제외한 나머지 부분들에서의 재순환구역은 연료와 공기의 혼합을 촉진시켜 실제 연소에 있어서도 화염의 안정성을 개선하게 될 것이라고 추측된다. 또한, 연료와 공기가 가장 잘 섞이는 지점이 유동의 난류강도가 높은 곳과 거의 일치되는 것을 알 수 있었다.