Effect of Laser-Induced Plasma to Gaseous Flow
Effet d'un plasma induit par laser sur un écoulement gazeux
레이저 유도 플라즈마가 기상 유동에 미치는 영향
Résumé
As the initial stage of laser ignition, the effect of laser-induced plasma on nearby gaseous flow can have a considerable effect on further flame propagation. Laser-induced plasma is generated by concentrating a laser beam into a single point using a focusing lens. This paper presents a quantitative description of the perturbation of laser-induced plasma into a gaseous flow. Single-point laser-induced plasma generates fluctuations in the surrounding gaseous flow in a very short time (less than 200 ms), and the time-resolved velocity field can be obtained by the particle image velocimetry technique. Based on the angle and velocity of the velocity fields, it is possible to explain the movement of gaseous air flow quantitatively.
1. 서 론 레이저(유도) 점화는 집적된 레이저 빔을 이용 하여 연료를 점화하는 방법으로, 최근 강화되는 환경 규제와 연소 성능 향상의 요구가 증가되는 가운데 각종 수송 분야에서 주목을 받고 있다. 레 이저 유도 점화는 기존 스파크를 이용한 전기 점 화 방식과는 다르게 연소실 내로 돌출된 부분이 없고 광학 장치를 통해 점화를 시킴으로써 불필요 한 열손실을 줄이고 소염 가능성도 줄일 수 있다. 또한 점화 위치의 조정이나 에너지 분배에도 자유 롭기 때문에 점화 시기·시점을 최적화할 수 있게 되고 이를 통해 빠른 화염 전파와 높은 연소 효율 을 구현할 수 있게 된다. 레이저 유도 플라즈마(LIP: Laser-Induced Plasma) 는 집적된 레이저 빔이 생성한 스파크를 일컫는 말로 레이저에 의한 에너지가 짧은 시간(10ns 이 하) 동안 특정 위치에 집중되면서 고온(10 5 K 이 상) 고압(10 3 Bar 이상)의 상태를 형성하는 것을 의 미한다. 이 플라즈마에 의한 점화 과정은 다음과 같다. 1. 일부 분자의 다광자 photo-dissociation과 이어 지는 inverse bremsstrahlung process를 통해 광자를 흡수하는 전자들이 생성 2. 광자들이 다른 분자들과 충돌하면서 이온화 를 촉진하고, 이것이 electron cascade로 이어지면서 gas breakdown(스파크, 레이저 유도 플라즈마) 형성