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연소유동 LES

전문가 제언: ○ 일반적으로 연소장치는 신속한 연료와 산화제의 혼합과 짧은 연소 시간을 요구하고, 적절한 화염의 안정성을 보장하여야 하지만, 실제로 심한 선회 유동 및 단류 등 매우 복잡한 난류반응유동 특성을 가지고 있어, 기존의 DNS나 RANS와 같은 방법으로는 연소 현상을 상당히 높은 정확도로 예측하기가 어려워 비교적 최근에 등장한 것이 LES다.

○ LES기반 난류연소모델링 과정은 Filtering을 적용하여 속도 및 모든 스칼라량에 대하여 수치격자보다 큰 난류 eddy에 대해서는 직접모사하고 수치격자보다 작은 난류 eddy에 대해서는 sub-grid 모델을 이용하여 해석한다. RANS기반 모델에 비하여 비정상 난류 현상을 보다 정확하게 예측하고 수치격자를 가장 작은 난류 eddy의 길이척도보다 작게 하여 해석하면 DNS와 동일한 해석결과를 낼 수 있는 기본적인 이점이 있으나 LES기반 난류연소모델의 예측능력 검증에도 해결해야할 많은 문제점이 있다.

○ LES를 위하여 난류 DNS와 직접 연계하여 화염의 미세구조를 이해하려고 하나 난류의 변동과 분자 수준의 반응 간의 시간과 공간적 차이로 정확히 연소 유동을 예측하기가 아직은 어렵지만, 본 논문은 LES 비정상난류 모사를 기반으로 화염편 접근 방법에 기초한 화염 모델들을 도입한 것에 착안하여 실용 예를 제시하며, LES의 필요성을 강조하였다.

○ LES 난류모델을 이용한 난류연소 해석은 오염 예측, 항공기 엔진 연소, 왕복 엔진 연소, 전력용 가스 터빈 연소, 그리고 기타 많은 난류 연소 장치의 정확한 수치적 예측에 매우 유익한 분야다. 국내 연구는 김용모, 성홍계, 강성모 등의 일부 연구진에서 이루어지고 있으나, 국가가 이 분야 연구에 적극 지원하고 국내외 과학 기술자들 간의 학문적 교류를 활성화하고 실험실 데이터들을 서로 공유하는 노력이 요구된다.

저자: OSHIMA Nobuyuki , NAKASHIMA Takuji
자료유형: 학술정보