수평 자연 개구부 면적 및 열방출률이 소규모 구획실 내 온도 분포 및 개구부 유동에 미치는 영향에 대한 전산시뮬레이션

• 영문명: Numerical Simulation on Effects of Horizontal Natural Opening Area and Heat Release Rate on Temperature Distribution and Vent Flow in Small Compartment
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 박민영(Min Yeong Park) 양지현(Ji Hyun Yang) 이치영(Chi Young Lee)
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회논문지』Vol.35 No.3, 23~33쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2021.06.30

국문 초록

본 연구에서는 수평 자연 개구부 면적 및 열방출률 조건이 소규모 구획실 내 온도 분포와 개구부 유동에 미치는영향을 파악하기 위해 fire dynamics simulator (FDS)를 이용하여 전산시뮬레이션을 수행하였다. 수평 자연 배연구가설치된 실규모 공연장 무대부의 축소모형을 대상으로 하였고, 개구부 면적은 0.0196, 0.1024, 0.2025 m2 (각각 바닥면적의 1, 5, 10%), 열방출률은 0.46, 1.35, 2.61 kW로 설정하였다. 개구부 면적이 감소하고 열방출률이 증가함에 따라구획실 내부 온도는 증가하였고, 열방출률이 증가함에 따라 개구부 중앙 부근에서의 속도는 증가하였다. 개구부 면적이 0.0196 m2에서 0.1024 m2로 증가한 경우 속도는 증가하였으나 0.1024 m2에서 0.2025 m2로 증가한 경우에는 큰변화가 없었다. 개구부 유동의 속도 및 온도 분포 분석 결과, 개구부 중앙에서는 유출, 개구부 주변에서는 유입이일어나는 양방향 유동 양식이 관찰되었다. 개구부를 통한 질량 유량은 개구부 면적과 열방출률이 증가함에 따라 증가하였고, 기존의 질량 유량 예측 상관식은 본 전산시뮬레이션 결과를 낮게 예측하였다.

영문 초록

In this study, the numerical simulation to investigate the effects of horizontal natural opening areas and heat release rateson temperature distribution and vent flow in a small compartment was performed using a fire dynamics simulator. Thereduced scale model of a stage in a real scale theater with horizontal natural opening was selected for this study. Thehorizontal opening areas were 0.0196, 0.1024, and 0.2025 m2 (1, 5, and 10% of the floor area, respectively), and the heatrelease rates were 0.46, 1.35, and 2.61 kW. By decreasing the horizontal opening area and increasing the heat release rate,the temperature in the compartment increased. Additionally, by increasing the heat release rate, the average velocity near thecenter of the opening increased. For the increase in the horizontal opening area from 0.0196 to 0.1024 m2, the velocity nearthe center of the opening increased. However, when the horizontal opening area increased from 0.1024 to 0.2025 m2, thevariation in velocity was not noticeable. Considering the analyses of temperature and velocity distributions of vent flow, thebidirectional flow pattern was observed, where the outflow and inflow occurred at the center and edge of the horizontalopening, respectively. The mass flow rate through the horizontal opening increased with the increase in the horizontal openingarea and heat release rate. The previous correlation for mass flow rate under-predicted the present numerical simulation data.

목차

1. 서 론

2. 전산시뮬레이션 방법 및 조건

3. 전산시뮬레이션 결과 및 분석

4. 결 론

키워드

Numerical simulation Horizontal natural opening Vent flow Small compartment fire Fire dynamics simulator (FDS)