난류분류확산화염에 대한 난류모델의 적용성 검토

초록

난류확산화염에서는 연료와 산화제가 난류와 분자운동에 의해 분자스케일까지 혼합된 후에 반응이 이루어지며 이 과정은 평균유동, 분자운동, 화학반응등 광범위한 시간,공간스케일을 갖는 여러 현상들로 구성된다. 따라서 실용의 연소장을 직접수치시뮬레이션(DSN)하는 것은 현 시점에서는 곤란하며, 난류 및 연소모델을 이용한 예측방법이 합리적이라고 생각된다. 연소유동장의 난류모델로서 k-ε모델, 레이놀즈 응력모델등이 많이 사용되고 있다. 그러나 이들을 이용한 연소장의 계산결과는, 비교적 구조가 간단한 분류확산연소장에서도 화염길이를 짧게 예측하는 등, 연소에 의한 밀도변동 및 난류억제현상등을 올바로 표현하지 못한다는 것이 알려져 있다. 본 연구에서는 경계층근사가 가능한 수수분류확산 화염을 대상으로 화염면 주변에 인위적으로 난류를 부과하여 난류억제 현상을 약화시킨 분류확산화염 및 난류억제현상이 현저한 통상의 분류확산화염을 대상으로 k-ε모델 및 그 수정모델인 Jones-Launder모델과 레이놀즈응력모델 및 그 수정모델 및 Janicka의 모델을 이용하여 수치계산을 수행하여 무수정모델 및 수정모델의 연소유동장에 대한 적용성을 검토하고자 한다.