Effect of the Presence of Sub-pipes on the Performance of Water Nozzle

Young-Woo, Yi; Hee-Chang, Lim

doi:2018.32.4.17

Fire Sci. Eng. > Volume 32(4); 2018 > Article

Fire Science and Engineering 2018;32(4):17-24.
DOI: https://doi.org/10.7731/KIFSE.2018.32.4.017 Published online August 31, 2018.

서브파이프의 유무에 따른 워터노즐의 성능특성연구

이영우, 임희창

¹부산대학교 기계공학부 대학원
²부산대학교 기계공학부

Effect of the Presence of Sub-pipes on the Performance of Water Nozzle

Yi Young-Woo, Lim Hee-Chang

¹School of Mechanical Engineering, Pusan National University
²School of Mechanical Engineering, Pusan National University

요약

본 논문은 화재의 발생 및 전파를 억제하기 위해 방수총의 내부 유체유동특성을 파악하는 것을 목적으로 한다. 본 연구를 위해 개발 중인 워터노즐을 모델링하였고, 필드실험에서 얻은 경계조건(펌프의 가압력 : 4 bar, 방수총 출구압력 : 대기압)을 적용하였으며, 유동에 대한 운동량 지배방정식을 이용하여 방수총 내부 유동에 대한 속도 및 압력분포를 얻었다. 서브파이프의 유무와 길이를 기준으로 방수총 출구의 노즐에서의 성능 특성에 영향을 미치는 2가지 주요 인자로 고려하였다. 해석 결과 기존 모델의 경우에는 서브파이프의 길이가 변하더라도 방수총의 출구영역에서 성능특성에 그다지 영향을 미치지 않았다. 이에 반해서, 서브파이프를 단관형으로 교체한 경우에는 서브파이프의 입구에서 역류가 발생하였고, 이를 제거하기 위해 서브파이프의 길이를 2배로 변화시켜 역류를 제거할 수 있었다.

Abstract

This paper presents a numerical analysis of flow inside a water nozzle for fire fighting and observes the effect of the variation in primary components on internal flow. In order to observe the performance of water nozzles, they have been systematically designed and modelled, applying boundary conditions obtained from field experiments (inlet pressure at pump : 4 bar, and pressure outlet : atmospheric pressure). In addition, the governing equations were calculated to obtain velocity, pressure inside the nozzle. Two main parameters (the presence and length of sub-pipes) were considered with the aim to observe the detail internal flow characteristics. It is found that the base model is not significant on flow characteristics, but a negative effect (i. e. the reverse flow) at the entrance region of sub-pipe. On the other hand, the reverse flow was vanished when making the length of sub-pipe double.

Key Words: Water nozzles, Sub-pipes, Pressure drop, Flow characteristics