병렬유한체적법을 이용한 2단 다공판 버너의 연소특성 해석

Abstract

이 연구는 다공판 내에서의 연소 특성을 살펴보기 위하여, FORTRAN기반의 in house code를 이용해 수치해석 하였다. 연속방정식, 운동방정식, 화학종방정식은 기본 코드를 이용하여 계산하였고, 화학반응은 CHEMKIN프로그램과의 연동을 통하여 고려하였다. 기체에너지는 total enthalpy기반 에너지방정식으로 구성하였으며, 고체에너지는 diffusion approximation을 이용한 복사 모델을 추가한 온도 기반의 에너지방정식으로 구성하였다. 두 에너지 식은 각 source term에 열전달 항을 추가하여 에너지 플럭스를 고려하였다. 관 내부유동의 연소조건이므로 2차원 축 대칭조건으로 가정하여 계산하였고, 화학반응은GRI 2.11 detailed mechanism을 사용하여 기존 one-step global mechanism에 비해 정확성을 향상시켰으며, 수치효율성을 개선하기 위하여MPI기반 병렬 알고리즘을 사용하였다. 수치 모델을 검증하기 위하여 동일 조건의 수치해석 결과와 화염 구조를 비교하였고, 공해물질 배출특성에 대한 예측 정확도는 실험결과와의 비교를 통하여 검증하였다. 자유전파 예혼합화염과 특이하게 다른 다공판 버너의 연소 특성에 대해 상세히 논의하였다.