노즐 설치 방향과 간격이 미분무 특성과 열복사 차단율에 미치는 영향에 관한 전산해석

Numerical Simulation of Effects of Nozzle Installation Direction and Spacing on Water Mist Characteristics and Thermal Radiation Attenuation Rate

본 연구에서는 노즐 설치 방향과 간격이 미분무 특성과 열복사 차단율에 미치는 영향에 대해 fire dynamics simulator (FDS)를 이용하여 검토하였다. 노즐의 상향 설치 조건이 하향 설치 조건에 비해 액적 밀도가 높았고, 분무 폭이 넓었다. 또한 상향 설치 조건이 하향 설치 조건에 비해, 1개의 노즐 설치 조건에서는 2.39배, 2개의 노즐 설치 조건에서는 1.75배 열복사 차단율이 더 높았다. 노즐의 하향 설치 조건에서, 노즐 설치 간격이 가까운 경우에는 노즐 과 노즐 사이 영역에서 액적 밀도가 높았으나 노즐 설치 간격이 먼 경우에는 액적 밀도가 낮았다. 반면, 노즐의 상향 설치 조건에서는 노즐 설치 간격이 먼 경우에서도 노즐과 노즐 사이 영역에서의 액적 밀도가 높았다. 한편, 노즐의 하향 설치 조건에서, 노즐 설치 간격이 가장 가까운 경우에서 열복사 차단율이 가장 낮았고, 노즐 설치 간격이 먼 경우 간 열복사 차단율의 차이는 미미하였다. 반면, 노즐의 상향 설치 조건에서는 노즐 설치 간격이 멀어짐에 따라 열복사 차단율이 지속적으로 증가하였다.

In this study, the effects of nozzle installation direction and spacing on water mist characteristics and thermal radiation attenuation rate were investigated using a fire dynamics simulator (FDS). The upward installation condition yielded higher droplet concentration and wider spray width. Additionally, the upward installation resulted in 2.39- and 1.75-fold increases in thermal radiation attenuation rates under one-nozzle and two-nozzle installations, respectively, compared with the downward installation condition. Furthermore, under the latter, the droplet concentration in the region between the nozzles was, respectively, high or low when the nozzle installation spacing was narrow or wide. However, under the upward installation condition, the droplet concentration in the region between the nozzles was also high when the nozzle installation spacing was wide. Under the downward installation condition, the thermal radiation attenuation rate was the lowest when the nozzle installation spacing was the narrowest; the differences in the thermal radiation attenuation rates between the wider nozzle installation spacing conditions were minimal. In contrast, under the upward installation condition, it increased consistently, as the nozzle installation spacing increased.