장대 수직 환기구는 지하공간에서 화재 발생시 매연을 지상으로 배출해 내기 위한 필수적 설치물이다. 현재 널리 사용되는 이층 존(zone) 모델은 기본 가정이 제한적임으로 인해 장대 수직 환기구에서의 매연유동을 해석하는데 부적합하다. 그러므로 그 대안으로서 전산유체역학에 기초한 필드 모델의 적용성이 검토되었다. 전산모델의 유효성을 조사하기 위해 이미 발표된 기존의 실험과 유사한 구조를 선택하여 모델링 하였고 그 결과를 서로 비교하였다. 모델링에서 일정한 기준의 질량분율을 일관되게 적용하여 얻어진 매연의 확산 상단면은 실험결과를 바탕으로 구한 매연확산의 경험적 상관관계식과 거의 유사한 속도로 환기구내에서 상승함이 관측되었다. 이것은 다른 연구자들이 수학적 이론으로부터 구한 상관관계식의 결과보다 더 우수한 결과이며 전산유체역학에 기초한 수치모델이 장대형 수직 환기구를 통한 매연확산 연구에 효과적인 도구가 될 수 있음을 보여준다.
A long vertical duct is an essential installation for extracting smoke to the ground level when a fire occurs in an underground space. Due to the limitations of its basic assumptions, the existing two-layer zone model is unsuitable to model smoke dispersion through a long vertical duct. Therefore, an assessment was made to investigate the applicability of the field model, which is based on the computational fluid dynamics (CFD). A similar configuration to the published experimental work was modeled to test the validity. It is clear that under a consistent decision criterion based on the mass fraction, the field model (CFD) is able to predict that the diffusion front progresses up the shaft with exactly the same rate as that in the empirical correlation equation. This result is for better than the mathematically obtained equations in previously published research. Therefore, it can be said that the field model is an excellent option to predict the smoke dispersion through the long vertical shaft.
