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이미지 분석법을 이용한 함산소 연료의 분무특성에 관한 실험적 연구

Title
이미지 분석법을 이용한 함산소 연료의 분무특성에 관한 실험적 연구
Other Titles
An experimental study on the spray characteristics of oxygenated fuel by using image processing methods
Author
방승환
Alternative Author(s)
Seung Hwan Bang
Advisor(s)
이창식
Issue Date
2012-02
Publisher
한양대학교
Degree
Doctor
Abstract
본 연구는 DME를 혼합한 바이오디젤연료를 디젤엔진의 커먼레일 분사 시스템에 적용시키기 위해 연료의 분사 특성 측정하고 함산소 연료의 분무 특성을 여러가지 영상 이미지 분석법을 적용하여 분무의 증발 및 비증발 영역의 분무 거동을 분석하여 혼합연료의 분무특성을 실험적으로 구한 것이다. DME 및 DME를 혼합한 바이오디젤의 분사 특성을 분석하기 위하여 분사율 측정장치를 구성하였고, 여러가지 조건에서의 분사특성을 분석하였다. DME의 혼합비에 따라 분사지연의 특성이상이하게 나타났으며, DME의 혼합비가 감소함에 따라 연료의 분사지연 시간은 증가하였다.연료 점성의 차이에 의해 분사지연에 영향을 받는 것으로 판단 되었다. 분사율의 특성은 분사초기에는 비슷한 증가 곡선을 나타냈으나, 분사 중반이후부터는 DME의 혼합비가 감소 할수록 분사율의 최고값이 측정되었다. 분사후반에는 분사지연현상과 반대로 DME의 혼합비가 감소 할수록 분사 차단현상이 빠르게 나타났다.분무의 발달 특성의 분석을 위해 분무 가시화 장치를 구성하였다. 분무의 액상만을 측정하기 위하여 광산란(Light scattering)법으로 측정한 후 분석하였고, 연료의 액상과 기상의 발달과정을 분석하기 위해 Background oriented Schlieren(BOS)법을 이용하여 측정하였다.광산란법에 의해 측정된 DME의 혼합비증가에 따라 분무도달거리는 감소하는 경향을 보여주었고, 분무각은 증가하는 현상을 나타내었다. 분위기압력변화에따른 분무도달거리는 고압의 조건에서는 큰 차이가 나지 않는 것으로 나타났으나, 고온의 분위기 조건에서는 DME의 혼합비가 증가함에 따라 분무도달거리는 확연하게 감소하는 현상을 보여주었다. 한편, 충돌각의 변화에 따른 분무의 발달과정은충돌각의 증가에 따라 충돌분무의 단면적 발달은 감소하는 현상을 보여주었고, DME의 혼합비가 증가함에 따라 차이는 더욱 크게 나타나는 것으로 분석되었다.BOS법에 의해 측정하여 분석해 보면, 분무도달거리의 증가현상은광산란법과 비슷한 경향을 나타냈으나, DME의 혼합비가 증가에 따라 분무도달거리는 감소하는 경향을 보여 주었다. 다만, 기상과 액상의 존재로 인해 광산란법보다는 긴 분무도달거리를 나타냈다. 분위기압력을 증가 시킨 경우에서는 DME의 증발특성에 의해 기상영역의 발달이 감소하여 분무도달거리가 줄어드는 경향을 나타냈다. 평면충돌판에 수직으로 충돌한 경우 충돌분무의 도달거리는 차이가 존재 하였으나 분무선단은 DME의 혼합비가 증가할수록 큰 충돌분무의 높이를 나타냈다. 충돌판을 지난 후의 충돌분무발달은 DME의 혼합비가 증가 할수록 빠르게 충돌판 밑으로 하강하는 현상을 보여주었다. 한편, 충돌판을 반원형판으로 만들어 충돌한 충돌분무의 특성에서는 분무의 발달은 DME의 혼합비가 증가함에 따라 충돌분무의 중심축으로 보다 빠르게 발달 증가하는 현상을 보여주었다. 광산란법과 BOS법을 비교해 분석해 보면, 액상과 기상을 동시에 측정할 수 있는 BOS법에서 보다 긴 분무거리와 큰 분사각이 측정되었고, 분무단면적의 차이는 DME혼합비의 영향은 적게 나타났다. 충돌분무에서는 DME의 혼합비에 따른 충돌분무의 단면적은 BOS법 측정에서 광산란법보다 보다 큰 충돌분무의 단면적을 나타냈다
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/137997http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000419217
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GRADUATE SCHOOL OF ENGINEERING[S](공학대학원) > MECHANICAL & INDUSTRIAL ENGINEERING(기계 및 산업공학과) > Theses(Ph.D.)
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