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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 실험에서 측정된 가연물 한 세트의 HRR 값(실험 HRR_1)을 이용하여 수행한 B-RISK 계산을 통해 가연물 두 세트에 대한 HRR 값을 예측하고 실험에서 측정된 가연물 두 세트의 HRR 값(실험 HRR_2)과 비교하여 B-RISK 예측성능을 검토하고자 한다. 그리고 B-RISK 계산을 통해 예측된 HRR 값을 입력조건으로 사용하여 계산한 FDS 결과와 실험에서 측정된 가연물 두 세트에 대한 온도 및 화학종 농도결과와 비교하여 실제 화재거동에 대한 B-RISK의 예측성능을 검토하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 실험에서 측정된 가연물 한 세트의 HRR 값(실험 HRR_1)을 이용하여 수행한 B-RISK 계산을 통해 가연물 두 세트에 대한 HRR 값을 예측하고 실험에서 측정된 가연물 두 세트의 HRR 값(실험 HRR_2)과 비교하여 B-RISK 예측성능을 검토하고자 한다. 그리고 B-RISK 계산을 통해 예측된 HRR 값을 입력조건으로 사용하여 계산한 FDS 결과와 실험에서 측정된 가연물 두 세트에 대한 온도 및 화학종 농도결과와 비교하여 실제 화재거동에 대한 B-RISK의 예측성능을 검토하고자 한다.
- 본 연구에서는 가연물의 화재거동에 대한 B-RISK의 예측성능을 검토하기 위해 계산영역 내 두 개의 가연물을 지정하고 각 가연물에 대한 입력조건을 Figure 1과 같이 실험 HRR_1을 사용하여 가연물 두 세트에 대한 HRR 값을 예측하도록 하였다. 그리고 입력조건에 따른 예측성능을 비교하기 위해 Figure 1에 도시한 디자인 화재곡선으로 피팅 (Fitting)한 값을 입력조건으로 사용하여 계산을 수행하였다.
- 본 연구에서는 구획실 내 가연물 두 세트에 대한 화재실험을 대상으로 HRR 값에 대한 B-RISK의 예측성능을 검토하였다. 그리고 B-RISK 계산을 통해 예측된 HRR 값을 입력조건으로 사용하여 수행한 FDS 결과를 통해 화재거동에 대한 예측성능을 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이러한 이유로 본 연구그룹에서는 구획실 내 가스연료 화재에 대해 화재해석에 많이 사용되고 있는 Fire dynamics simulator (FDS)의 연소모델에 대한 예측성능 검토를 수행하였다(1). 이 연구에서는 실험결과와 비교 검토하여 연소모델 예측성능 검토를 수행하였고 검토를 통해 연소모델에 따라 열발생률과 온도분포에 대한 예측성능은 큰 차이가 없지만 화학종 농도분포에 대해서는 예측성능이 달라지는 것을 확인하였다.
가설 설정
- 이 때, 격자 민감도 평가를 위해 사용된 계산의 입력조건은 Figure 4에 도시된 실험 HRR_2가 사용되었다. 그리고 2-step MCFC 연소모델을 사용하는 경우 HRR 값을 그대로 입력조건으로 사용할 수 없기 때문에 HRR 값을 가연물의 연소열인 16,120 kJ/kg과 상부 표면적인 2.0 m2을 나눠서 계산되는 질량유속(Mass flux)을 입력조건으로 사용하였고 연소효율을 100%로 가정하여 수행하였다. Figure 5에서 볼 수 있듯이 격자 민감도 평가를 통해 ∆x가 0.
- Figure 6에서 볼 수 있듯이 연소효율이 100%인 경우 실험결과보다 높은 HRR을 예측하고 연소효율이 75%인 경우 실험결과와 유사하게 HRR을 예측하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 연소효율을 75%로 가정하여 수치계산을 수행하였다. 그리고 본 연구에서는 B-RISK 계산을 통해 예측된 1000 개의 HRR 값에 대해 Percentile이 70%, 90%, 100%인 HRR 값과 실험 HRR_2를 FDS의 입력조건으로 사용하여 계산을 수행하였다.
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