[논문]가스 제트 누출의 농도 및 속도에 대한 실험, 이론 및 수치해석 연구

방부형; 김홍민; 김성훈; 이근원

doi:10.7842/kigas.2022.26.1.20

가스 제트 누출의 농도 및 속도에 대한 실험, 이론 및 수치해석 연구
Experimental, Theoretical and Numerical Studies for Concentrations and Velocities of Gas Jets 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.26 no.1, 2022년, pp.20 - 26

방부형 (경기과학기술대학교 건축소방안전학과) , 김홍민 ((주)테크에버) , 김성훈 (네레이드안전컨설팅) , 이근원 (아주대학교 환경안전공학과)

초록
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대기 중으로 가스가 누출될 때, 누출구에서 비교적 가까운 위치에 누출 축을 따라 형성되는 인화성 증기운의 농도 및 속도에 관해 실험, 이론 및 수치해석을 이용한 결과를 비교하였다. 제트기류 확산(Jet dispersion) 과정에 대해 실험을 통해 농도를 측정하였고, 이론적 접근법으로써 자기유사성(Self-similarity) 이론을 적용하여 속도를 계산하였다. 그리고 두 가지 CFD 도구 - 서브그리드모델을 사용하는 FLACS와 범용 CFD 도구인 CFX-를 이용해 속도와 농도를 계산하여 각 결과와 비교하였다. 자기유사성 이론과 CFD의 가장 큰 차이점은 부력항에 의한 차이이며, 이는 누출원으로부터 거리가 멀어져 누출 모멘텀이 감소할 수록 영향력이 증가한다. 결과는 누출원 반경에 대한 무차원 거리와 최대 속도에 대한 무차원 속도를 이용하여 비교한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The results of experimental, theoretical, and numerical analysis were compared regarding the concentrations and velocities of flammable gas jets generated by pressurized leakage of methane gas. The concentration was measured through experiments for the jet dispersion process, and the velocities was calculated by applying the self-similarity theory. And the velocities and concentrations were calculated using CFD tools - FLACS and CFX- compared with the results. The difference between self-similarity model and CFD is due to the buoyancy term, which increases as the distance from a leak source increases. The results are compared with dimensionless parameters using the leak source radius and velocity components along the leak axis.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Rectangular grids in FLACS-CFD
그림 Fig. 2. Schematic diagram and experimental setup for concentration measurement.
그림 Fig. 3. Experimental data measured by concentration sensors.
표 Table 1. Characteristics of test equipment.
표 Table 2. Gas leak test scenario.
$Fig. 4. Contour plots for CH4 volume fractions. (a)FLACS-CFD, (b)CFX$ 그림 Fig. 4. Contour plots for CH4 volume fractions. (a)FLACS-CFD, (b)CFX
그림 Fig. 5. Concentration level comparison of the experimental data wih CFD results.
그림 Fig. 6. Velocity plot. (a)FLACS-CFD, (b)CFX
그림 Fig. 7. Axial velocities comparison of the experimental data wih CFD results along the centerline of the leak hole

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