부력제트의 주위공기 유입효과 및 등온기체 모델링

Jet Entrainment Effect in Buoyant Jet and Iso-Thermal Fire Modeling

아세톤 LIF와 Rayleigh 산란법 등 두 가지 레이저 측정 기법을 이용하여 Re수가 1,000 미만의 부력제트 노즐근처에서의 공기 유입을 실험적으로 조사하였다. 아세톤 LIF 실험결과 전체적인 혼합기구는 경계면에서의 불안정성에 의한 거대와구조로 판단되고, Re 수가 커질수록 유입되는 시점이 상류로 이동하며 그 양 또한 증가되었다. 또한 Rayleigh 산란법 결과는 상류에서도 혼합이 제트의 내부까지 이루어지고, 노즐에서 분사방향으로 진행할수록 주위공기의 유입이 제트 내부로 진행되고 있음을 알 수 있다. 이 실험결과로서 기존 등온기체모델에서 제트의 주위공기 유입을 고려하여야 한다는 사실을 입증할 수 있다. 또한, 이상적 플룸식에서 복사열손실을 0.35로 고려하였을 경우에 기존의 연기량 및 온도 예측과 근사한 결과를 얻을 수 있으며, 주위공기 유입효과를 고려하여 보다 간단하면서 정확한 등온기체 모델링 방법을 얻을 수 있다.

Acetone LIF and Rayleigh scattering measurements were performed to identify the entrainment of ambient air in the buoyant jet qualitatively. The air entrainment near nozzle exit was enhanced with increasing both an axial distance and Reynolds number. The results supported that the air entrainment had to be considered in isothermal model for the development of its accuracy. Also, this paper provided an isothermal model based on the ideal plume, of which radiative heat loss fraction was assumed to 0.35 and the entainment of isothermal jet was considered. This simple model could be used in compartment or semi-enclosure fires such as tunnel, and it is more reliable because of introducing entrainment effect in isothermal jet.