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스프링클러 분무가 화재유동특성에 미치는 영향에 관한 수치해석 연구
A Numerical Study of the Effect of Sprinkler Spray on the Flow Characteristics Induced by Fire 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.26 no.5, 2012년, pp.105 - 110  

김성찬 (경일대학교 소방방재학과)

초록
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본 연구는 수치적 접근방법을 통해 스프링클러 분무가 화재공간내부 유동특성에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 화재유동 및 분무유동장 해석을 위해 적용된 수치해석모델은 FDS 5.5.3이며 격자독립성시험을 통해 최적 격자를 선정하였다. 수치해석 모델의 타당성을 검증하기 위해 Magnone 등이 수행한 실험결과와 비교 분석을 수행하였으며 FDS 모델에 의해 계산된 화재공간 내부의 온도분포는 실험결과와 비교적 잘 일치하였으나 스프링클러 분사유량이 증가함에 따라 오차는 증가하는 경향을 보였다. 또한 이전 연구와 같이, FDS 계산결과는 스프링클러 분무에 의해 화재실 출입구를 통한 연소생성물의 유출질량유량이 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구는 스프링클러 분무가 포함된 화재유동장에 대한 모델의 타당성을 확보하고 스프링클러 시스템의 최적화에 기여할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The present study investigates the effects of sprinkler spray on fire driven flow characteristics in a compartment based on numerical approach. The FDS (Fire Dynamics Simulator), a widely used fire field model, was used to simulate the fire induced flow and sprinkler spray and a series of grid indep...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 구획화재시 스프링클러 작동으로 인한 화재실 내부의 열유동특성을 기존 실험결과와 비교분석하고 이를 통해 출입구에서의 유출유동특성에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 본 연구를 통해 얻은 결론을 요약하면 다음과 같다.
  • 본 연구는 이러한 과정의 기본 연구로써 대표적인 화재 해석 필드모델인 FDS 모델(6)을 적용하여 스프링클러 화재 제어 과정을 모사하고 기존 연구결과와의 비교분석을 통해 FDS 모델의 타당성을 검증하며 출입구 열유동특성에 미치는 화재크기 및 분사유량의 영향을 분석하고자 한다.

가설 설정

  • FDS 계산에 적용된 초기 분무 액적의 크기는 250 µm이며 속도는 7.2 m/s로 가정하였으며 이는 Crocker와 Xiao의 이전연구에서 적용된 값과 동일한 값으로 가정하였다(4).
  • 3 m 떨어진 위치와 출입구에서 이루어진다. 스프링클러 헤드는 출입구 반대 벽면에서 2.44 m 떨어진 천정부에 위치하는 것으로 가정하며 해석에 적용된 스프링클러의 분무특성은 Table 1과 같다. FDS 계산에 적용된 초기 분무 액적의 크기는 250 µm이며 속도는 7.
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참고문헌 (9)

  1. J. J. Jung, D. G. Nam and W. S. Lim, "A Study on the Performance of a Sprinkler System with Direct-Coupled Waterworks by Full-Scale Fire Test", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 25, No. 6, pp. 39-43 (2011). 

  2. S. K. Roh, E. G. Ham and D. C. Kim, "The Study of Fire Suppression Capability of Sprinkler System for Wooden Cultural Properties", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 25, No. 6, pp. 51-57 (2011). 

  3. J. P. Crocker, "The Effect of Sprinkler Sprays on Fire Induced Mass Flow Rates", Ms. Thesis, Fire Protection Engineering, Worcester Polytechnic Institute, US (2008). 

  4. J. P. Crocker and B. Xiao, "Investigating the Effects of Sprinkler Sprays on Fire Induced Doorway Flows: A Two-Part Study", Technical Report, TYCO Fire Suppression & Building Products (2010). 

  5. Z. Magnone, V. Adams, Z. Han, S. Southard, C. Su, N. Dembsey, J. Morgan and P. Beaulieu, "Sprinkler Spray Effects on Combustion Products Leaving a Compartment", SFPE Annual Conference (2011). 

  6. K. McGrattan, R. McDermott, S. Hostikka and J. Floyd, "Fire Dynamics Simulator (Version 5), User's Guide", NIST Special Publication 1019-5 (2010) 

  7. ANSI/UL 1626, "Standard for Safety of Residential Sprinklers fore Fire Protection Service", UL 1626 Ed. 4 (2008). 

  8. S. V. Apte, M. Gorokhovski and P. Moin, "LES of Atomizing Spray with Stochastic Modeling of Secondary Breakup", International Journal of Multiphase Flow, Vol. 29, No. 9, pp. 1503-1522 (2003). 

  9. S. C. Kim, S. W. Lee and W. J. Park, "A Sensitivity Study of the Number of Parcels to the Numerical Simulation of Sprinkler Sprays", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 23, No. 1, pp. 48-54 (2009). 

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