Abstract
The aim of the present study was to estimate the prediction performance of a FDS (Fire Dynamic Simulator) to simulate the fire behaviors and suppression characteristics by operating a water-mist. Rosin-Rammler/log-normal distribution function was used to determine the initial droplet distribution of water-mist and the effects of its model constant were considered. In addition, the simulation models were validated by a comparison of the predicted fire suppression characteristics with water-mist injection pressures to the previous experiments, and the thermal flow behaviors and gaseous concentration variations were analyzed. The results showed that water-mists with the same mean diameter were affected by the characteristics of the droplet size distribution, which have different size and velocity distributions at the downstream location. The fire simulations conducted in this study determine the initial droplet size distribution tuned to the base of the spray characteristics measured by previous experiments. The simulation results showed good agreement with the previous measurements for temperature variations and fire suppression characteristics. In addition, it was confirmed that the FDS simulation with a water-mist operation supplies useful details on estimations of the thermal flow fields and gaseous concentration under water mist operation conditions.
본 논문은 미세물분무 작동에 따른 화재 거동 및 제압 특성을 예측하는 데 있어서 FDS(Fire Dynamic Simulator)의 예측 성능을 평가하는 것을 목적으로 한다. 미세물분무의 초기액적분포 입력을 위해 Rosin-Rammler /log-normal 분포를 사용하였으며 모델 상수의 영향을 살펴보았다. 또한 미세물분무의 분사압력에 따른 화재 제압특성을 이전의 실험 결과와 비교함으로써 해석 모델을 검증하고 열유동 특성 및 가스 농도 변화를 분석하였다. 결과로부터 동일한 평균입경을 갖는 미세물분무도 액적분포의 특성에 따라 하부 위치에서의 액적 크기 및 속도에 큰 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 분무특성에 대한 실험결과와의 비교를 통해 적절한 초기입경분포를 결정하였으며 이를 이용하여 화재 시뮬레이션을 진행하였다. FDS 화재 시뮬레이션 결과는 온도의 변화 및 화재 제압 특성에 대하여 실험 결과와 좋은 일치를 보여주었다. 또한 미세물분무의 작동압력에 따른 열유동장 변화, 가스상 농도 변화의 예측에 있어 유용한 데이터를 제공할 수 있음을 확인하였다.
