• 대한기계학회논문집B
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• 제33권3호
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• pp.156-163
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• 2009

In this study, comparative analysis on the back-layer phenomena in the tunnel-fire driven flow is performed using numerical simulation with LES and RANS. FDS(Fire Dynamics Simulator) code is employed to calculate the fire-driven turbulent flow for LES and Smartfire code is used for RANS. Hwang and Wargo's data of scaling tunnel fire experiment are employed to compare with the present numerical simulation. The modeled tunnel is 5.4m(L) ${\times}$ 0.4m(W) ${\times}$ 0.3m(H). Heat Release Rate (HRR) of fire is 3.3kW and ventilation-velocity is 0.33m/s in the main stream. The various grid-distributions are systematically tested with FDS code to analyze the effects of grid size. The LES method with FDS provides an improved back-layer flow behavior in comparison with the RANS (${\kappa}-{\epsilon}$) method by Smartfire. The FDS solvers, however, overpredict the velocity in the center region of flow which is caused by the defects in the tunnel-entrance turbulence strength and in the near-wall turbulent flow in FDS code.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1054-1061
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• 2009

본 연구에서는 현재 국내외적으로 설치가 이루어지고 있는 PSD에 대하여 설치 유무에 따른 화재유동 변화와 배연효율변화에 중점을 두어 연구를 진행하였다. 시뮬레이션 모델은 대구지하철 중양로 역사이며, 승강장과, 대합실 2개층을 포함하여 화재해석을 수행하였고, 화재해석 프로그램은 FDS를 사용하였다. 역사 전체를 모델링함에 따른 격자수 증가로 많은 계산시간이 소요되므로 병렬처리 기법을 통한 화재해석을 수행하였다. PSD 유무에 따른 화재유동 및 배연효율 변화의 비교를 위하여 화재사나리오를 작성하여 Case 별로 화재해석을 수행하였다. 화재규모는 NFPA-130 을 참조하여 10Mw 상황에서의 화재유동 을 연구하였다. 해석 결과는 NFPA-130을 참고하여 승객안전에 중점을 두어 분석하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.505-507
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• 2010

본 논문에서는 대심도 지하철역사의 승강장 종류에 따라 화재시 연기의 전파특성을 비교하였다. 본 연구에서 비교 대상역사로서 상대식 승강장은 서울 숭실대입구역사(47m)로, 섬식은 부산 만덕지하역사(65m)를 선정하여 각 역사에 대하여 화재전산모사를 수행하였다. 해석을 통하여 화재의 연기전파특성을 파악하였으며, 그 결과를 이용하여 각 승강장 종류별로 대심도 지하역사의 방재대책을 세우고자 한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.1984-1989
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• 2008

In this study, fire simulations were performed to analyze the characteristics of the fire driven flow and the effects of the platform screen door on the smoke flow in the station, when the fire occurred in the center of the platform. Soongsil Univ. station (line number 7, 47m in depth underground) was chosen which was the one of the deepest underground subway stations in the Seoul metro, SMRT. The parallel computational method was employed to compute the heat and mass transfer eqn's with 6 CPUs of the linux clustering machine. The fire driven flow was simulated with using FDS code in which LES method was applied. The Heat release rate was 10MW and The Ultrafast model was applied for the growing model of the fire source. The 10,000,000 structured grids were used.

• 한국전산유체공학회지
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• 제14권3호
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• pp.115-122
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• 2009

Numerical methods are applied to simulate the smoke behavior in a ventilated tunnel using large eddy simulation (LES) which is incorporated in FDS (Fire Dynamics Simulator) with proper combustion and radiation model. In this study, present numerical results are compared with data obtained from experiments on pool fires in a ventilated tunnel. The model tunnel is $182m(L){\times}5.4m(W){\times}2.4m(H)$. Two fire scenarios with different ventilation rates are considered with two different fire strengths. The present results are analyzed with those from LES without combustion and radiation model and from RANS ($\kappa-\epsilon$) model as well. Temperature distributions caused by fire in tunnel are compared with each other. It is found that thermal stratification and smoke back-layer can be predicted by FDS and the temperature predictions by FDS show better results than LES without combustion and radiation model. The FDS solver, however, failed to predict correct flow pattern when the high ventilation rate is considered in tunnel because of the defects in the tunnel-inlet turbulence and the near-wall turbulence.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.66-72
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• 2008

본 연구에서는 대심도 지하역사에서 화재가 발생할 시 급/배기 팬의 동작 유무에 따른 승강장에서의 열 및 연기의 거시적인 거동을 화재시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 시뮬레이션 분석결과를 토대로 현재 설치된 급/배기 팬에 대한 제연/배연능력에 대하여 고찰하였다. 본 연구의 대상은 숭실대 입구 역사(7호선, 도시철도공사운영)이며, 숭실대 역사의 승강장은 길이 165m, 폭 23.5m, 깊이 47m 이다. 본 연구에서 전산수치해석을 위한 모델은 선로부 지하터널를 감안하여 전후 각 100m를 추가하였다. 따라서 모델링의 크기는 길이 365m, 폭23.5m, 깊이 47m 이다. 격자는 육면체 정렬격자계를 사용하였으며, 격자의 수는 대략 10,000,000 개가 사용되었다. 빠른 수치전산처리를 위하여, 병렬처리기법을 적용하였다. 본 전산수치해석에 사용된 CPU자원에 Intel 3.0GHZ Dual CPU 6개(core 12개)가 사용되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.224-230
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• 2007

The performance and applicability of FDS code is analyzed for flow simulation in railway tunnel. FDS has been built in NIST(USA) for simulation of fire-driven flow. RANS and DNS's results are compared with FDS's. AJL non-linear ${\kappa}-{\epsilon}$[7,8] model is employed to calculate the turbulent flow for RANS. DNS data by Moser et al.[9] are used to prove the FDS's applicability in the near wall region. Parallel plate is used for simplified model of railway tunnel. Geometrical variables are non-dimensionalized by the height (H) of parallel plate. The length of streamwise direction is 50H and the length of spanwise direction is 5H. Selected Re numbers are 10,667 for turbulent flow and 133 for laminar low. The characteristics of turbulent boundary layer are introduced. AJL model's predictions of turbulent boundary layer are well agreed with DNS data. However, the near wall turbulent boundary layer is not well resolved by FDS code. Slip conditions are imposed on the wall but wall functions based on log-law are not employed by FDS. The heavily dense grid distribution in the near wall region is necessary to get correct flow behavior in this region for FDS.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.50-55
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• 2008

본 연구는 대구지하철 중앙로 역사 화재사고를 모델로 하여 FDS와 FLUENT를 이용해 화재유동 분석을 하였다. 경계조건으로는 그동안 조사된 대구지하철화재사고의 분석 자료를 이용하였다. 화재해석은 지하승강장 포함 하여 지상 대합실 까지 총 3개의 층을 FLUENT 및 FDS를 이용하여 수행하였으며, 해석 결과는 화재 온도 분포와 CO 데이터를 비교분석 하였다. 총 시뮬레이션 시간은 600s 이며 10s 마다의 결과값을 비교하였다. 이러한 분석결과는 향후 피난시뮬레이션과의 연계를 통해 지하역사 최적설계 기법연구에 기초자료가 될 것으로 생각되어진다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.369-376
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• 2016

이 연구는 화재에 노출된 구조물의 역학적 거동을 평가하기 위한 기반연구로서 화재 유동해석과 열응력해석의 통합 프레임워크를 확립하고 이를 강재와 콘크리트로 이루어진 대표체적에 적용한 결과를 제시하였다. 먼저 Fire Dynamics Simulator(FDS)를 이용해 임의의 화재곡선으로 모델링되는 화원으로부터 구조물 표면까지 유동해석을 실시하였다. 이를 통해 구조물 표면에서 시간에 따른 온도 분포를 계산하였고, 이 결과를 비선형 열응력해석에 경계조건으로 적용하였다. 이후의 과정은 화재의 성장 또는 감소에 따라 구조물 표면온도의 변화를 반영하는 열전달해석과 구조해석으로 이루어진다. 제시한 통합 프레임워크에 의해 화재 구조해석을 수행한 결과, 강재와 콘크리트의 대표체적 모두 동일한 하중이 작용할 때 상온 조건에서는 탄성 거동을 보였지만 화재로 인한 온도 조건을 고려할 경우 소성 거동을 보였다. 이는 구조물이 화재에 노출되는 경우 설계하중보다 작은 하중에서도 한계상태에 이를 수 있다는 것을 의미하며, 따라서 원전구조물이나 교량과 같은 중요 사회기반구조물의 설계 시 구조물의 화재거동 평가가 고려되어야 한다고 할 수 있다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1773-1780
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• 2008

대심도 역사에서의 화재 발생시 승객의 주 대피이동로인 계단이 매우 길기 때문에 피난의 어려움이 예상된다. 이에 본 연구에서는 서울 지하철 호선별 대심도 역사 중에서 하나인 숭실대역(7호선, 47m)을 선정하여, 화재시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통하여 열기류 및 연기의 거동을 분석하였고, 적절한 피난대책을 고찰하였다. 최근에 지하역사에서의 화재유동 시뮬레이션이 몇 몇 기관에서 수행되고 있으나, 지하의 전역사에서 화재 유동 해석은 드물게 수행되어 왔다. 특히 지하 40m가 넘는 대심도 역사에서의 유동해석은 일반 PC로는 불가능하기 때문에 이에 대한 연구가 전무하였으나, 본 연구에서는 리눅스 클러스터(Linux cluster) 장비를 이용한 병렬처리기법을 적용하여 대심도 역사에서의 화재해석을 수행하였다. 화재유동해석은 화재전용 FDS code를 이용하였으며, 난류모델은 LES 기법을 적용하였다. 화원의 규모는 10MW이고, 성장모델은 Ultrafast model를 적용하였다. 적정한 격자크기는 화원의 특성직경을 통하여 산출하였다. 본 연구에 사용된 총 격자규모는 약 10,000,000개이다. 이는 일반 PC에서는 다루기가 불가능한 격자수이므로, 병렬처리기법을 적용하여 6 cpu 리눅스 클러스터 장비로 수치해석을 수행하였다.