Analysis of Transient Ceiling Jet Waves in a Corridor

Ju, Hyeon-Don

Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 2011;11(6):149-156.
Published online December 31, 2011.

Abstract

As the examples of smoke spread in a corridor, the burn rooms are generally connected through a corridor to environment and a lobby. The wave amplitudes of the velocity of transient jet waves are very important in fire protection systems. The objectives of this study are to estimate mathematically the parameters of the transient jet wave velocities flowing through the unconfined ceiling of the corridor and to derive various related equations with the parameters. The parameters vary according to the wave induced velocity, the natural frequency, the wave number and the mean flow velocity. The transient ceiling jet waves are analyzed by FDS software developed by the National Institute of Standards and Technology, USA. The analyzed results of the smoke layer temperature are compared with the experimental results performed by Jones et al.. The relation of the mean velocity, the heat release rates and the door width is expressed by $v_m/({dot{Q}^{1/3}{cdot}W_d^{1/3}){cong}0.2$ the relation of the wave induced velocity, the heat release rates and the door width is expressed by $v_r/({dot{Q}^{1/3}{cdot}W_d^{1/2}){cong}0.07$.

Key Words: Ceiling jet wave; Multi-compartment; CFD

요지

복도에서 연기흐름을 보면, 화재실은 보통 복도를 통하여 로비나 외부로 연결되어 있다. 일시적인 제트파 속도의 크기는 소화 설비에서는 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 화재초기에 발생하는 복도의 천장을 통하여 흐르는 제트파 속도를 수학적으로 예상하고, 이 들 변수로 이루어진 무차원 수식을 유도하고자 한다. 변수들은 파에 기인한 속도, 고유진동수, 파수 그리고 평균 흐름 속도에 따라 변함을 알 수 있다. 일시적인 천장 제트파를 미국의 국립표준기술국에서 개발한 전산유체역학 해석용 소프트웨어인 FDS에 의해 해석하였다. 해석되어진 연기층의 온도를 Jones등에 의해 실행된 실험결과와 함께 비교하였다. 천장 제트파의 평균속도, 열방출률 그리고 문폭은 $v_m/({dot{Q}^{1/3}{cdot}W_d^{1/3}){cong}0.2$의 관계가 있고, 제트 파에 의한 속도, 열방출률 그리고 문폭은 $v_r/({dot{Q}^{1/3}{cdot}W_d^{1/2}){cong}0.07$의 관계로 표현될 수 있다.

핵심용어: 천장 제트파; 다 구획실; 전산유체역학