Обзор проведенных работ по валидации

время на чтение: , дата документа: 27.10.2019


В этой главе представлен обзор работ по валидации FDS . Часть работ была выполнена в NIST. Некоторые были выполнены получателями грантов, а некоторые инжиниринговыми фирмами, использующими данную модель. Поскольку у каждой организации свои собственные причины для проверки модели, упомянутые документы и отчеты не следуют принимать как конкретные рекомендации. Некоторые из работ дают только качественную оценку модели, считая, что соответствие модели конкретному эксперименту является «хорошим» или «разумным». Иногда вывод заключается в том, что модель работает хорошо в некоторых случаях и не работает в других. Эти исследования также включены в обзор, потому что такие ссылки полезны для других пользователей модели, которые могут иметь схожую сферу применения и быть заинтересованными даже в качественной оценке. Важно отметить, что некоторые документы указывают на недостатки в ранних выпусках FDS, которые были исправлены или улучшены в последующих выпусках. Однако, некоторые из поднятых вопросов по-прежнему являются предметом активных исследований. На планирование исследований FDS большое влияние оказывают отзывы пользователей, часто через публикации по усилиям в этом направлении.

Полезно разделить различные направления валидации, описанные в этой главе, на два класса: те, для которых скорость выделения тепла (HRR) при пожаре указана в качестве входных данных для модели, и те, для которых HRR прогнозируется моделью. Первый вариант часто используется для проектного приложения, последний - в судебных разбирательствах.

Проектные приложения обычно включают существующее или проектируемое здание. Так называемый «проектный пожар» определяется либо регулирующим органом, либо инженерами, проводящими анализ. Поскольку скорость тепловыделения при пожаре указана, то модель необходима для прогнозирования переноса тепла и продуктов сгорания по комнате или комнатам, представляющим интерес. В моделирование часто включается влияние вентиляционного оборудования, такого как вентиляторы, воздуходувки, вытяжные колпаки, воздуховоды ОВКВ, системы контроля задымления и т.д. Особый интерес представляет активация спринклеров, а также детекторов тепла и дыма. Влияние спринклеров на распространение огня, как правило, представляет меньший интерес, поскольку скорость тепловыделения при пожаре указывается, а не прогнозируется. Подробные описания содержимого здания обычно не нужны, поскольку предполагается, что эти предметы не способствуют пожару, и даже если они есть, скорость горения будет указана, а не прогнозируется. Иногда необходимо прогнозировать поток тепла от огня к находящейся поблизости «цели», и даже если цель может нагреться до некоторой заданной температуры воспламенения, последующее распространение огня обычно выходит за рамки анализа из-за неопределенности параметров распространения огня от объекта к объекту.

Для криминалистических реконструкций требуется, чтобы модель имитировала фактический пожар на основе информации, собранной после события, такой как учетные записи свидетелей, несгоревшие материалы, сигнатуры ожогов и т.д. Цель моделирования - связать последовательность дискретных наблюдений с непрерывным описанием динамики огня. Обычно при реконструкциях требуется больше данных о взаимодействии газ / твердая фаза, потому что практически все объекты в данной комнате потенциально воспламеняются, особенно когда происходит вспышка. Таким образом, гораздо больше внимания уделяется таким явлениям, как передача тепла на поверхности, пиролиз, распространение пламени и его подавление. Как правило, криминалистическая реконструкция представляет собой более сложную симуляцию, поскольку требует более подробного описания процесса. Требуется информация о содержании комнаты, а также более значительная неопределенность в общей скорости тепловыделения при распространении огня от объекта к объекту.

Валидационные исследования FDS до настоящего времени были сосредоточены больше на проектных приложениях чем на реконструкциях. Причина в том, что проектные приложения обычно включают определенные пожары и требуют минимум информации о теплофизических свойств реальных материалов. Распространение дыма и тепла является основной задачей, и измерения могут быть ограничены хорошо расположенными термопарами, несколькими датчиками теплового потока, пробоотборниками газа и т.д. Явления, имеющие большое значение в судебно-медицинской экспертизе, такие как воспламенение второго элемента, распространение пламени, эффекты разрушения и др. угасание, которые труднее моделировать и труднее изучать с помощью надежно контролируемых экспериментов. Неопределенности в свойствах материалов и измерениях, а также упрощение допущений в модели часто приводит, в лучшем случае, к качественным сравнениям модели и реальными данными. Тем не менее, усилия по валидации в этом приносят свои плоды.