The Change of Backlayer Length with the Ventilation Air Velocity in the Tunnel Fire

The backlayer phenomena of smoke in the road tunnel is evaluated through numerical experiments. A commercial code, PHOENICS is used to simulate smoke flow in the road tunnel. The independent and dependent variables are ventilation air velocity and the length of backlayer of smoke respectively. Hybrid scheme and $textsc{k}-\varepsilon$ turbulence model is adopted in the simulation process and mass residual is used as a convergence criterion. The experimental results say that the length of backlayer is reduced linearly with the increase of ventilating air velocity and that there is a critical air velocity which prevents from the onset of backlayering phenomena. One finds that there is a fresh air region near the bottom of tunnel which could make the passenger escape from the region polluted by smoke. These phenomena come from the severe vertical stratification of the smoke air mixture in the tunnel.

터널화재에서 환기속도와 backlayer의 길이변화

본 연구는 도로 터널 화재 발생 시 연소가스의 backlayer현상을 수치실험하고 그 결과를 분석하였다. 상업용 열 유체해석코드인 PHOENICS를 사용하여 정상상태의 열 유동현상을 수치해석하였으며 환기용 공기속도를 독립변수로 하고 종속변수는 backlayer의 길이로 하였다. 수치해석에 사용한 난류모델은 $textsc{k}-\varepsilon$ 모델을 사용하였고 Hybrid 차분법을 사용하고 질량 잔류값을 수렴조건으로 사용하였다. 수치실험 결과 backlayer의 길이가 환기 속도에 반비례하여 감소하고 backlayer가 발생하지 않는 임계 환기속도가 있음을 확인 할 수 있었다. 또한 연소가스의 수직방향 성층화로 터널하부에 승객이 대피할 수 있는 공간이 존재함을 확인 할 수 있었다.