實驗的, 數値解析的方法による對流·放射の連成解析と室內溫���環境制御法に關する硏究

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 쾌적한 실내온열공기환경 창조를 위한 해석수법과 환경제어법의 개발을 연구목적으로 하고 있다. 그리고 OA(사무자동화)공간, 거실(병실), 대공간(극장)에 적용되는 새로운 공조시스템을 제안하여, 공조효율을 향상시키기 위한 구체적인 실내환경제어 및 설계법에 대해서 체계적으로 검토하고 있다.
환경제어는 환경예측과 상호 밀접하게 관련되어 있다. 여러가지의 부하인자와 제어인자를 포함하여 대상공간내의 환경을 정확하게 예측할 수 있으면, 비교적 쉽게 그 환경을 제어목표에 맞게 유도할 수가 있다. 본 논문에서는 이 같은 개념에 입각하여, 우선 실내의 최적환경 제어적인 측면에서 귀중한 기초자료가 될 실내의 유동장과 온도장의 해석방법에 대해서 검토한다. 실내의 온열공기환경은 그 구성인자인 기류, 공기온도, 열복사, 습도의 4요소에 의해서 크게 좌우된다. 인간을 대상으로 한 쾌적실내환경은 이들 환경요소들이 상호밀접하게 작용되어 형성된다. 여러가지 불균일한 현상들이 나타나고 있는 실내에서 상술한 환경인자들은 상호 복합적으로 관련되어 있기 때문에, 각 인자들은 분리해서 단독으로 해석하게 되면 실내환경을 정확하게 예측하기가 곤란할 뿐만 아니라 실제의 현상들을 바르게 해석하기 어렵게 된다. 그러므로 실내온열환경해석은 이들 요소들을 반드시 연립해서 해석할 필요가 있다. 특히 그 중에서도 유동장은 운동량 뿐만 아니라 열, 수증기의 수송을 지배하고 있으므로, 유동장을 어떻게 정도 높게 평가하느냐가 이 연성시뮬레이션의 승부를 판가름하게 된다. 현재, 실내의 유동장이 난류수치시뮬레이션에 의해 어느 정도의 정도(精度)로 해석가능하게 됨에 따라, 실내의 물리적인 온열공기 환경을 종합적으로 해석할 길이 트이게 되었다. 이러한 연성시뮬레이션은 이미 복사와 대류만을 연성시켜, 실내공간내의 유동장과 복사현상을 해석한 예는 있지만, 실험결과와의 대응적인 측면에서는 만족할 만큼의 흡족한 결과는 얻지 못하고 있다. 그 이유로서 대응하는 실험의 정도(精度)에 큰 문제를 갖고 있다는 점과 시뮬레이션에서의 고체벽면으로부터 온열경계층을 거쳐 실내측 공기에 전달되는 대류열전달량에 관한 검토가 불충분하므로 인해 그 복사정도(精度)에 크다란 문제점을 남기고 있다는 점 등을 들 수 있다. 유동장, 온도장(대류와 복사)을 연성시킨 수치시뮬레이션의 경우, 대류열전도량의 정도(精度)는 유동장 해석에 큰 영향을 미치고 있으므로, 이것을 정확하게 평가하는 것은 실내공기온도, 부력이 가미된 기류성상 및 벽면온도는 물론, 열복사의 정확한 평가에 있어서 빠져서는 안될 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 이같은 기존의 문제점들과 연구의 중요성을 재인식하여, 우선 정밀한 모형실험을 실시하여 수치시뮬레이션의 정도가 검증되어질 수 있도록 신뢰성 높은 실험 데이터를 수집하고 있다. 그리고 대류열 전달량에 관해 충분한 검토를 실시하여, 유동장과 온도장을 연성시킨 3차원 난류수치시뮬레이션 수법을 개발, 그 유효성을 확인하고 있다.