시간지연 모델의 적용을 통한 수소/공기 확산화염의 음향파 응답 분석

Abstract

희석된 수소-공기 확산화염의 응향 응답 특성을 저압과 고압 영역에서의 화염 구조 해석을 토대로 수치적으로 조사하였다. 음향 주파수가 증가함에 따라 어느 압력 영역에서든 열방출율의 비선형 축적현상에 의해 유한 화학반응의 효과가 증진된다. 이는 결국 높은 음향 증폭으로 이어지게 된다. 동일한 계산 결과를 압력 감응 시간지연 모델에 의해 재해석하였다. 시간 지연 모델의 적절한 적용을 통해, 각 압력 영역에서 시간지연과 간섭지수 인자가 정량화되었다. 음향 증폭의 정도를 나타내는 간섭지수는 어느 압력 영역에서든 1000 Hz 근처에서 최고값을 나타내었고, 고압영역에서 화염이 더 불안정한 응답을 보였다. 음향 주파수에 따른 간섭지수의 변화 경향은 기존의 증폭지수 변화 경향과 잘 일치하였다. Acoustic-pressure response of diluted hydrogen-air diffusion flames is investigated numerically by adopting a fully unsteady analysis of flame structures in low and high pressure regimes. As acoustic frequency increases, finite-rate chemistry is enhanced through a nonlinear accumulation of heat release rate for any pressure regime, leading to a high amplification index. Same numerical results are analyzed with application of a pressure-sensitive time lag model, and thereby, interaction index and time lag are calculated for each pressure regime. The interaction index has the largest value in each pressure regime at an acoustic frequency near 1000 Hz. In a high-pressure regime, flames are more unstable than in a low-pressure regime. The interaction index shows a good agreement with the amplification index.