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실내화재에서 연기거동에 미치는 복사영향에 대한 수치해석적 연구
A Numerical Study of Radiation Effect under Smoke Movement in Room Fire 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.14 no.3, 2000년, pp.6 - 12  

정진용 (중앙대학교 기계공학과 대학원) ,  유홍선 (중앙대학교 기계공학과) ,  홍기배 (충주대학교 열공학과)

초록
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본 연구는 두 가지 유형의 3차원 실내 공간 내에서 화재 발생시 연기거동에 미치는 복사영향을 알아보기 위해 자체개발한 SMEP(Smoke Movement Estimating Program) Seld 모델을 사용하여 수치해석하였다. PISO 알고리즘과 부력항을 포함한 수정 k - e 난류모델을 사용한 SMEP은 연속, 운동, 에너지, 농도 그리고 복사 열 전달 방정식을 풀었으며, 복사 열 전달 방정식의 해석을 위하여 S-N 구분종좌표법을 채택하여 사용하였다. 수치해석 결과 연기의 온도분포는 복사를 고려하지 않고 대류만을 고려했을 경우 실험치와 많은 오차를 보였으나 복사를 함께 고려했을 경우는 실험치와 작은 오차범위로 비슷한 경향을 나타내었다. 이것은 연기속에 포함되어 있는 연소생성물 중 H2O와 CO2 가스의 복사 영향 때문이며, 따라서 좀더 실제적인 화재해석에 있어서 복사는 반드시 고려되어야만 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes the smoke movement of a fire field model based on a self-developed SMEP(Smoke Movement Estimating Program) code to the simulation of fire induced flows in the two types of compartment space containing the radiation effect under smoke movement in room fire. The SMEP using PISO al...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 3차원 실내공간내에서 화재 발생 시 야기되는 열 및 유몽특성을 알아보기 위해 자체 개발한 SMEP field E델을 사용함으로써 문 또는 창문이 있는 두 가지 유형의 실내공간에 대해서 복사를 고려했을 경우와 복사를 고려하지 않았을 경우의 연기온도 분포를 실험치와 비교하였으며 또한 연층의 농도분포를 구하였다.

가설 설정

  • 난류 유동의 경우 벽 근처 영역에서의 유동은 흐름 방향에 따라 압력구배가 없는 1차원 Coutte#동처럼 거동하며 전단력은 일정하다고 가정한다. 그리고 벽 근처에서는 국부적으로 난류 운동에너지의 생성과 소멸이 같다는 등방성이 지배적이라는 가정하에 벽 법칙을 적용하여 벽 근처에서의 확산계수들을 고려하였다.
  • No-slip 조건을 적용하였다. 난류 유동의 경우 벽 근처 영역에서의 유동은 흐름 방향에 따라 압력구배가 없는 1차원 Coutte#동처럼 거동하며 전단력은 일정하다고 가정한다. 그리고 벽 근처에서는 국부적으로 난류 운동에너지의 생성과 소멸이 같다는 등방성이 지배적이라는 가정하에 벽 법칙을 적용하여 벽 근처에서의 확산계수들을 고려하였다.
  • 따라서 가스상태에서는 입자가 포함되지 않기 때문에 복사의 산란영향을 무시하였으며 복사 에너지의 흡수 및 방출영향을 고려하기 위하여 흡수 계수가 파장에 대해 상수인 경우(gray gas approximation)0!] 대하여 고려하였다. 모든 고체 벽면에 대해서는 균일한 반사를 하는 불투명한 벽면(diffusely reflecting opaque walls)을 가정하여 벽면에서의 복사강도를 다음과 갇이 고려하였다.
  • 4는 개구부가 문으로 놓여 있고 대류와 복사를 함께 고려했을 경우 가스의 농도분포를 보여주고 있다. 여기서 가스의 농도는 연소생성물들(CO2, h2o,CO, H2, 02 그리고 N2)의 몰비 (mole fraction)로서 정의되며, 본 연구에서는 완전연소를 가정하고 연기의 농도로서 N2를 제외한 CO2와 #의 농도를 구하였다. 연층의 상층부에서 연기의 농도가 약 25%정도임을 알 수 있고 전체적으로 선형적인 증가 분포를 나타내고 있다.
  • 연소생성물은 global single-step reaction으로 완전 연소하여 H:Q와 CQ의 가스상태로만 존재한다고 가정하였다. 따라서 가스상태에서는 입자가 포함되지 않기 때문에 복사의 산란영향을 무시하였으며 복사 에너지의 흡수 및 방출영향을 고려하기 위하여 흡수 계수가 파장에 대해 상수인 경우(gray gas approximation)0!] 대하여 고려하였다.
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