수직 관통로 내 연기 확산에 미치는 벽효과에 관한 수치해석적 연구

Numerical Study of the Wall Effect on the Diffusion of Smoke in a Vertical Channel

고층 건물의 기둥 동력학에 대한 연구는 안전에 미치는 영향 때문에 건물 엔지니어에게 관심의 대상이 되는 연구 분야이다. 본 연구에서는 다양한 크기의 건물에서 발생하는 수직 상승하는 연기의 온도, 속도 및 압력을 화재 크기의 함수로 고려하여 FDS (Fire Dynamics Simulator)를 사용하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과는 제한(confined) 및 개방(open)된 시스템에 대한 분석과 검증을 수행하였다. 연구결과, 건물 면적이 감소하고 화재 규모가 커지면 부력에 의한 흐름이 가속되고 전체 건물 온도가 상승하였고, 부력 연기로 인한 건물 바닥의 낮은 압력은 건물 전체의 수직 압력 구배를 증가 시켰다. 이러한 연구결과는 연기 역학 관련 설계 엔지니어가 설계 안전 지침을 개발하는 데 사용할 수 있다.

The study of column dynamics in high-rise buildings is a subject of interest for building engineers because of their safety implications. In this study, a numerical analysis is performed using Fire Dynamics Simulator considering the temperature, velocity, and pressure of vertically rising smoke in buildings of various sizes as a function of fire size. The numerical analysis results were analyzed and verified for confined and open systems. The results of this study show that as the building area decreased and the fire size increased, the buoyancy flow accelerated, and the total building temperature rose. The lower pressure of the building floor due to the smoke s buoyancy increased the vertical pressure gradient throughout the building. These findings can be used by design engineers to develop design safety guidelines.