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박외철,아노드 트루베 한국화재소방학회 2008 한국화재소방학회논문지 Vol.22 No.3
Numerical simulation was carried out for a propane fire of mass transfer rate 3 g/m2-s on a 1m high vertical wall. The objectives of this study are to confirm the outcomes of evaluation of the simulator through simulation o f natural c onvection, a nd to c ompare t he r esults o f the w all fire with those o f previous s tudies. It was conf irmed that the s imulated boundary layer was laminar a t CS = 0.2 while it was turbulent at CS = 0.1. The z direction velocity showed lack of turbulent mixing as seen in the natural convection case, and the profiles of temperature and velocities were in relatively good agreement with those of experiment and previous simulation. It was found that the air entrainment into the boundary layer was well predicted. 높이 1m의 수직벽면에서 3 g/m2-s로 연소하는 프로판 수직벽 화재에 대한 수치모사를 수행하였다. 본 연구의 목적은 자연대류에서의 검증결과를 확인하고, 수직벽 화재의 수치모사의 결과를 이전의 연구와 비교하는 것이다. CS= 0.2일 때 유동이 층류 경계층으로 나타났지만, CS= 0.1일 때는 난류 경계층임을 확인하였다. z 방향 속도로부터 자연대류에서와 마찬가지로 난류혼합이 부족한 것으로 나타났고, 온도와 속도의 분포가 실험 및 이전의 시뮬레이션과 비교적 잘 일치하였다. 특히 x 방향 속도가 실험과 매우 잘 일치함으로써 경계층으로 공기유입이 잘 예측됨을 알 수 있었다.
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박외철,아노드 트루베 한국화재소방학회 2008 한국화재소방학회논문지 Vol.22 No.3
Numerical simulation of natural convection along a vertical wall was carried out to evaluate the computational fluid dynamics simulator, which is to be utilized for study of vertical wall fires. The computed velocity and temperature profiles were compared with measurements over the turbulent boundary layer formed along the wall of 4 m high and constant temperature. It turned out that the simulator with default parameters failed to predict the turbulent natural convection showing the boundary layer flow laminar. The grid size Δx = 5 mm, Δy = Δz = 10 mm and Smagorinsky constant of the large eddy simulation CS= 0.1 were chosen through parametric investigations. Though turbulent mixing was not enough, the velocity distribution near wall, peak velocity, and temperature profile in the turbulent boundary layer agreed well with the measurements. 수직벽 화재의 연구에 사용할 전산유체역학 시뮬레이터를 검증하기 위해 수직벽 자연대류의 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 높이 4m의 등온 수직벽에 형성된 난류 경계층에서의 속도 및 온도 분포의 계산치를 측정치와 비교하였다. 시뮬레이터에 포함된 매개변수의 기본값을 그대로 적용한 경우, 경계층 유동이 층류로 나타남에 따라 난류 자연대류를 예측하는데 실패하였다. 매개변수의 조사를 통해 격자크기 Δx = 5 mm, Δy = Δz = 10mm와 대와동모사(large eddy simulation)의 스마고린스키 상수(Smagorinsky constant) CS= 0.1을 선정하였다. 난류혼합이 미흡하였지만, 벽면근처에서의 속도분포와 최대속도, 그리고 난류 경계층 내 온도분포가 실험과 잘 일치하였다.
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