화재 조건의 액체풀 표면 위 액적 충돌 현상에 대한 실험적 연구

Experimental Study on Droplet Impact Phenomena on Burning Liquid Pool Surfaces

본 연구에서는 화재 조건의 메탄올과 헵탄 액체풀 표면에 다양한 크기 및 속도의 물 액적이 충돌할 때 나타나는현상에 대한 실험을 수행하였다. 화재 조건의 헵탄풀의 경우가 메탄올풀에 비해 액체풀 내 더 깊은 위치까지 온도가상승하고, 액적 충돌 속도가 느린 것으로 나타났는데 이는 헵탄풀의 열방출률이 더 높기 때문으로 판단된다. 반면,화재 조건의 메탄올풀과 헵탄풀에서의 충돌 액적 크기는 유사하게 나타났다. 액체풀 표면 위 액적 충돌 현상 가시화를 통해 화재 조건의 메탄올풀 및 헵탄풀의 충돌 영역 지도를 구축하였고, 이를 기존 연구의 비화재 조건 충돌 영역지도와 비교하였다. 비교 결과, 화재 및 비화재 조건의 메탄올풀과 비화재 조건의 헵탄풀의 경우, 단일 제트와 2차제트가 생성되는 스플래시 양식이 관찰된 반면, 화재 조건의 헵탄풀의 경우, 단일 제트와 캐노피 양식이 관찰되었다.

In this study, the phenomena of water droplet impact on burning methanol and n-heptane pool surfaces wereexperimentally investigated under various size and velocity conditions of impact droplet. In the n-heptane pool, thetemperature increased to the deeper location of the pool and the droplet impact velocity was slower, as compared with thosein the methanol pool. These results were caused by the higher heat release rate of the n-heptane pool. However, the impactdroplet sizes on the burning methanol and n-heptane pool surfaces appeared to be similar. By visualizing the droplet impactphenomena, the impact pattern maps of burning methanol and n-heptane pool surfaces were constructed and compared withthe previous impact pattern maps of their unburned pool surfaces. In the burning and unburned methanol and unburnedn-heptane pools, patterns of single jet and splash with secondary jet were observed. On the contrary, in the burningn-heptane pool, patterns of single jet and canopy were observed.