The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.11
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pp.1661-1670
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2016
In this paper, we present a risk prediction system and customized evacuation pathfinding algorithm in fire scenarios. For the risk prediction, we apply a multi-level clustering mechanism using collected temperature at sensor nodes throughout the network in order to predict the temperature at the time that users actually evacuate. Based on the predicted temperature and its reliability, we suggest an evacuation pathfinding algorithm that finds a suitable evacuation path from a user's current location to the safest exit. Simulation results based on FDS(Fire Dynamics Simulator) of NIST for a wireless sensor network consisting of 47 stationary nodes for 1436.41 seconds show that our proposed prediction system achieves a higher accuracy by a factor of 1.48. Particularly for nodes in the most reliable group, it improves the accuracy by a factor of up to 4.21. Also, the customized evacuation pathfinding based on our prediction algorithm performs closely with that of the ground-truth temperature in terms of the ratio of safe nodes on the selected path, while outperforming the shortest-path evacuation with a factor of up to 12% in terms of a safety measure.
Jin, Jae Hoon;Jung, Samuel;Kim, Tae Yoon;Kim, Young Ku;Ahn, Chang Gi;Yoo, Wan Suk
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.2
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pp.229-236
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2016
For this research, the trajectory of a projectile was simulated via the multibody dynamics analysis of a self-propelled mortar. The dynamic model was composed of a mortar model and a vehicle model, and was simulated using the RecurDyn program. Interior ballistic was applied to the mortar model, and exterior ballistic was conducted by Matlab using the simulation results of the interior trajectory. Through repetitive Monte-Carlo simulations, the accuracy of the mortar was analyzed by considering variations in the aiming angle and vehicle dynamic response.
To evaluate the numerical method in simulation of diffusion flames and to see the effects of strain rate and fuel concentration on the flame radius and thickness, the nonpremixed methane-air counterflow flames in microgravity were simulated axisymmetrically by using the MST Fire Dynamics Simulator (FDS). The $1000^{\circ}C$ based flame radius and thickness were investigated for the mole fraction of methane in the fuel stream, $X_m=20,\;50,\;and\;80\%$ and the global strain rates $a_g=20,\;60,\;and\;90s^{-1}$ for each mole fraction. The flame radius increased with the global strain rate while the flame thickness decreased linearly as the global strain rate increased. The flame radius decreased as the mole fraction increased, but it was not so sensitive to the mole fraction compared with the global strain rate. Since there was good agreement in the nondimensional flame thickness obtained with OPPDIF and FDS respectively, it was confirmed that FDS is capable of predicting well the counterflow flames in a wide range of strain rate and fuel concentration.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.3
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pp.228-234
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2016
As a college dormitory has the features of high dwelling density and a floating population that becomes crowded during particular times, when a disaster such as a fire occurs, it has the risk of causing much loss of life. In this study, the fire simulation program Fire Dynamics Simulator (FDS), is used to predict the risk when a fire occurs, to analyze the problem, and to suggest an improvement plan for a new cadet dormitory at an university in Korea. The research results are as follows. When a fire occurred in the ironing room inside the cadet dormitory, a smoke detector operated after 65 seconds. Thirteen seconds later, a sprinkler started to operate. The temperature and carbon monoxide density reached the limit value at 241 and 248 seconds, respectively. Because the limit visibility value was reached within 66 seconds after the occurrence of a fire, it is predicted that preparation must be finished and evacuation should begin within 1 minute after the fire occurs, in order to have no casualties. Synthesizing this dormitory fire risk prediction result, the visibility value is considered to be the most dangerous factor for personal safety. Because of this, installing a smoke extraction system is suggested to secure visibility. After the installation of a smoke extraction system, the problem of smoke diffusion in the corridors improved.
In a closed-compartment with various configurations, the correlation that can predict the maximum heat release rate (HRR) with the changes in internal volume and fire growth rate was investigated numerically. The volume of the compartment was controlled by varying the length ratio based on the bottom surface shape of the ISO 9705 fire room, where the ceiling height was fixed to 2.4 m. As a main result, the effect of a change in ceiling height on the maximum HRR was examined by a comparison with a previous study that considered the change in ceiling height. In addition, a more generalized correlation equation was proposed that could predict the maximum HRR in closed-compartments regardless of the changes in ceiling height. This correlation had an average error of 7% and a maximum error of 19% for various fire growth rates when compared with the numerical results. Finally, the applicability of the proposed correlation to representative fire compartments applied to the domestic performance-based design (PBD) was examined. These results are expected to provide useful information on predicting the maximum HRR caused by flashover in closed-compartments as well as the input information required in a fire simulation.
Ko, Min Wook;Oh, Chang Bo;Han, Youn Shik;Do, Kyu Hyung
Fire Science and Engineering
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v.29
no.5
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pp.42-50
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2015
Three simulation approaches for turbulence were applied for the computation of propane dispersion in a simplified real-scale urban area with one building:, Large Eddy Simulation (LES), Detached Eddy Simulation (DES), and Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS). The computations were performed using FLUENT 14, and the grid system was made with ICEM-CFD. The propane distribution depended on the prediction performance of the three simulation approaches for the eddy structure around the building. LES and DES showed relatively similar results for the eddy structure and propane distribution, while the RANS prediction of the propane distribution was unrealistic. RANS was found to be inappropriate for computation of the gas dispersion process due to poor prediction performance for the unsteady turbulence. Considering the computational results and cost, DES is believed to be the optimal choice for computation of the gas dispersion in a real-scale space.
Structure of the counterflow nonpremixed flames were investigated by using Fire Dynamics Simulator(FDS) and OPPDIF to evaluate FDS for simulations of the diffusion flame. FDS, employed a mixture fraction formulation, were applied to the diluted axisymmetric methane-air nonpremixed counterflow flames. Fuel concentration in the mixture of methane and nitrogen was considered as a numerical parameter in the range from 20% to 100% increasing by 10% by volume at the global strain rates of $a_g = 20S^{-l} and 80S^{-1}$ respectively. In all the computations, the gravity was set to zero since OPPDIF is not able to compute the buoyancy effects. It was shown by the axisymmetric simulation of the flames with FDS that increasing fuel concentration increases the flame thickness and decreases the flame radius. The centerline temperature and axial velocity, and the peek flame temperature showed good agreement between the both methods.
The modeling and animation of natural phenomena have received much attention from the computer graphics community. Synthetic of natural phenomena are required for such diverse applications as flight simulators, special effects, video games and other virtual realty. In special effects industry there is a high demand to convincingly mimic the appearance and behavior of natural phenomena such as smoke, waterfall, rain, and fire. Particle systems are methods adequate for modeling fuzzy objects of natural phenomena. This paper presents particle system API(Application Program Interfaces) for generating special effects in virtual reality applications. The API are a set of functions that allow C++ programs to simulate the dynamics of particles for special effects in interactive and non-interactive graphics applications, not for scientific simulation.
In this study, the flow analysis of fermentation tank, digester and dryer, which are the main equipment in environmental energy facilities, was carried out. Numerical analysis was carried out with the size of the actual plant, and 3D modeling program CATIA V5 R16, grid generation program Gambit, and general purpose flow analysis package ANSYS-FLUENT (v13) were used. Simulation results of the carrier gas flow analysis in the STD dryer using the computational fluid dynamics program showed that the carrier gas smoothly circulated between the shells of the dryer and the flow was uniformly distributed without stagnation or flow. It is also predicted that rotational flow due to shell rotation is active. The average flow velocity of carrier gas in the STD dryer was estimated to be about 0.196m / s, and the average temperature of the carrier gas was calculated to be 424K. Due to the relatively slow carrier gas velocity and high average temperature, the water content of the sludge can be effectively lowered.
The present study deals with numerical investigation for smoke behavior in rescue station by using the commercial CFD code (FLUENT Ver 6.3). With the use of the MVHS(Modify Volumetric Heat Source) model modified from the original VHS(Volumetric Heat Source) model, a 10 MW mode was adopted for simulation and the MVHS model can describe the generation of product and the oxygen consumption at the stoichiometric state. In addition, the present simulation includes the species conservation equations for the materialization of heat source and the estimation of smoke movement. From the results, the smoke flows are moving along the ceiling because of thermal buoyancy force and as time goes, the smoke gradually moves downward at the vicinity of the entrance. Moreover, without using ventilation, it is found that the smoke flows no longer spread across the cross-passages because the pressure in the non-accident tunnel is higher than that in the accident tunnel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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