Fire Science and Engineering (한국화재소방학회논문지)

Korean Institute of Fire Science and Engineering (한국화재소방학회)
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A Numerical Investigation of Hydrodynamic Force Acting on the Vertical Wall of a Portable Water Storage Tank using a Linearized Peregrine's Model

선형 Peregrine 모델을 이용한 이동형 소방용수 저장탱크의 수직 벽면에서의 동수력 연구

  • Park, Jinsoo (Dept. of Naval Architecture and Ocean Engineering, Pusan Nat. Univ.) ;
  • So, Soohyun (Dept. of Fire Safety, Kyungil Univ.) ;
  • Jang, Taek Soo (Dept. of Naval Architecture and Ocean Engineering, Pusan Nat. Univ.)
  • 박진수 (부산대학교 조선해양공학과) ;
  • 소수현 (경일대학교 소방방재학과) ;
  • 장택수 (부산대학교 조선해양공학과)
  • Received : 2017.12.11
  • Accepted : 2017.12.23
  • Published : 2018.02.28
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Abstract

The present study investigates the hydrodynamic force acting on the vertical wall of a portable water storage tank which has reentrant bottom topology. To numerically simulate the lapping waves in the tank, functional iterative method for the linearized Peregrine's model which numerically simulates the propagating waves over the slowly-sloped bottom topology is introduced. The numerical experiment condition is controlled to adjust the position and the height of the water supplying nozzle. Finally, it is observed that the maximum wave height at the vertical wall and the ratio of hydrodynamic force to hydrostatic one are amplified accordingly. Therefore it must be give attention to this bad effect of amplified hydrodynamic force by the supply method of fire water in order to have the structural stability of the portable water storage tank when it was used on the reentrant bottom topography.

본 연구는 바닥의 형태가 오목한 이동형 소방용수 저장탱크의 수직 벽면에 작용하는 동수력을 분석하고자 수행하였다. 이를 위해 용수 공급 노즐의 위치 및 높이에 따라 다양하게 낙하한 용수로 인해 발생한 자유 수면의 출렁임을 수치 모의실험 하였다. 이때, 자유 수면의 출렁임과 수직 벽면에서의 파의 오름을 수치 모의실험하기 위해 선형 Peregrine 모델을 이용하였다. 그 결과, 벽면에서 자유 수면의 출렁임이 증폭되는 현상을 관찰할 수 있었다. 따라서 이동형 소방용수 저장탱크의 안정적인 구조를 확보하기 위해 바닥이 오목한 지형에서 사용할 경우는 소방용수 공급방법에 주의해야 함을 확인할 수 있었다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 부산대학교

References

  1. J. Park, S. So and T. S. Jang, "A Numerical Study on Hydrodynamic Force Affecting the Vertical Wall of a Portable Water Storage Tank", Fire Science and Engineering, Vol. 31, No. 3, pp. 49-53 (2017). https://doi.org/10.7731/KIFSE.2017.31.3.049
  2. T. S. Jang, "A Regular Integral Equation Formalism for Solving the Standard Boussinesq's Equations for Variable Water Depth", Journal of Scientific Computing, In press doi:10.1007/s10915-017-0605-6.
  3. D. H. Peregrine, "Long Waves on a Beach", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 27, Part. 4, pp. 815-827 (1967). https://doi.org/10.1017/S0022112067002605
  4. C. Viotti, F. Carbone and F. Dias, "Conditions for Extreme Wave Runup on a Vertical Barrier by Nonlinear Dispersion", Journal of Fluid Mechanics, Vol. 748, pp. 768-788 (2014). https://doi.org/10.1017/jfm.2014.217
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