Очаг пожара

Время чтения


Очаг пожара в Fenix+ 3 может быть создан несколькими способами.

Элемент «Очаг пожара» на горючем объекте

Первый способ – разместить в сценарии объект с горизонтальной верхней поверхностью (Стена, Твердое тело, Площадка, Перекрытие), выполненный из горючего Материала,

{width=45%}

а потом разместить на этом объекте элемент «Очаг пожара».

{width=40%}

При этом объект из горючего материала может иметь произвольную форму, а элемент «Очаг пожара», размещённый на нём, всегда будет прямоугольным. Это связано с тем, что группа параметров VENT во входном файле FDS, которую Fenix+ 3 использует для моделирования очага пожара, подразумевает прямоугольную форму. Размер прямоугольного очага может быть произвольным, но не более, чем максимальный прямоугольник, вписанный в контуры объекта, на котором размещён очаг.

Элемент «Очаг пожара» на элементе «Твёрдое тело»{width=70%}

Очаг пожара в Fenix+ 3 характеризуется следующими тепловыми параметрами, которые вычисляются из свойств материала и площади очага:

  • удельная мощность (кВт/м²);

  • максимальная мощность (кВт),

  • мощность, равная произведению удельной мощности на площадь горизонтальной части очага пожара. Если включена опция «Распространение пламени на боковые поверхности», то здесь при расчёте максимальной мощности боковые поверхности не учитываются.

Свойства очага пожара{width=55%}

Удельная мощность определяется как произведение низшей теплоты сгорания, удельной массовой скорости выгорания и коэффициента полноты сгорания, характеризующие материал объекта, на котором расположен элемент «Очаг пожара». Эти свойства материала задаются на вкладке Пожароопасные свойства в Редакторе веществ и материалов.

Редактор веществ и материалов{width=70%}

В свойствах элемента «Очаг пожара» также можно задать моменты времени начала и окончания его работы (горения).

При моделировании огонь возникнет в момент времени, указанный в настройках очага, и будет распространяться из центральной точки очага пожара со скоростью, равной линейной скорости распространения пламени, указанной в редакторе веществ и материалов для материала, из которого выполнен объект, на котором расположен элемент «Очаг пожара».

Если линейная скорость распространения пламени указана равной нулю, то очаг пожара вспыхнет целиком одновременно. Именно такая скорость в редакторе веществ и материалов указана по умолчанию для жидких горючих веществ.

Во входной файл FDS для очага пожара, разгорающегося с конечной скоростью, попадёт код, подобный следующему:

&SURF ID='1' FYI='Ochag pozhara 1' HRRPUA=180.792 COLOR='RED'/

&VENT XB= -1.5, 0, 1.5, 3.25, 0.5, 0.5 SURF_ID='1' SPREAD_RATE=0.0154 XYZ=  0.625, 2.375, 0.5 CTRL_ID='2'/

&CTRL ID='2' FUNCTION_TYPE='CUSTOM' INPUT_ID(1:1)='CLOCK' RAMP_ID='3' LATCH=.False./

&RAMP ID='3' FYI='Ochag pozhara 1' T=29 F=-1/

&RAMP ID='3' FYI='Ochag pozhara 1' T=31 F=1/

&RAMP ID='3' FYI='Ochag pozhara 1' T=599 F=1/

&RAMP ID='3' FYI='Ochag pozhara 1' T=601 F=-1/

Здесь параметр HRRPUA группы SURF отвечает за удельную мощность очага, параметр SPREAD_RATE группы VENT – за линейную скорость распространения, а XYZ – начальная точка горения, лежащая в плоскости элемента VENT, и находящаяся в центре ближайшей к геометрическому центру VENT грани расчётной сетки.

Расположение начальной точки горения на VENT{width=50%}

Параметры группы CTRL и RAMP отвечают за управление временем начала и окончания горения, которые в данном случае соответствует 30-й и 600-й секундам.

Если очаг вспыхивает целиком одновременно, то в группе VENT параметры SPREAD_RATE и XYZ будут отсутствовать.

Дополнительные возможности

В окне Параметры моделирования пожара можно указать дополнительные настройки очага пожара:

  1. Уменьшать скорость выгорания в два раза;

  2. Распространение пламени на боковые поверхности.

Параметры моделирования пожара{width=80%}

  1. «Уменьшать скорость выгорания в два раза»

Возможность уменьшить скорость выгорания в два раза сработает, если автоматические установки пожаротушения (АУП) выполнены по нормам.

Для проекта типа Гражданский объект информация об АУП указывается в свойствах Здания.

Свойства здания{width=75%}

Для проекта типа Производственный объект информация об АУП указывается для Помещения в окне Экспликация помещений.

Меню «Экспликация помещений»{width=60%}

Причём должна быть указана соответствующая нормам АУП, разумеется, при её наличии.

Указание автоматической установки пожаротушения{width=80%}

Уменьшение скорости выгорания в два раза отразится при описании очага пожара в файле FDS в уменьшении в два раза параметра HRRPUA группы SURF.

  1. «Распространение пламени на боковые поверхности»

Нужно учитывать, что размеры элементов могут изменяться при формировании входного файла для FDS, поскольку любой объект в FDS должен иметь размеры, кратные размеру ячейки расчётной сетки. Очаг пожара в файле FDS представляется с помощью VENT. Объект VENT имеет прямоугольную форму и занимает целое число граней расчётной сетки. Элемент, на котором расположен очаг пожара, в файле FDS представляется с помощью объектов OBST, которые занимают целое число ячеек.

Размеры объектов в FDS зависят от исходных размеров элементов сценария, а также от размера ячейки расчётной сетки. В итоге, после преобразования элементов сценария в объекты FDS, очаг пожара и объект, на котором он размещён, могут иметь или не иметь общие границы.

Боковые поверхности очага пожара так же, как и его горизонтальная поверхность, представляются с помощью VENT, и появляются только на тех боковых гранях OBST, где граница горизонтального VENT совпадает с границей OBST, на которых она «лежит».

Рассмотрим «Очаг пожара», лежащий на «Твёрдом теле» непрямоугольной формы.

Очаг пожара на непрямоугольном теле в Fenix+ 3{width=55%}

Ниже показано, как такой сценарий будет представлен в FDS. Боковые грани очага пожара появились только там, где граница горизонтального VENT совпадает с границей OBST.

Очаг пожара на непрямоугольном теле в Fenix+ 3{width=55%}

Боковая грань очага пожара не появится также в том месте, где к объекту, на котором расположен очаг, примыкает другой объект, например, стена.

Очаг с боковыми поверхностями и стена{width=60%}

Боковые поверхности загораются не одновременно с верхней поверхностью очага пожара. На рисунке ниже показана развёртка очага пожара, когда пламя может распространяться на боковые поверхности.

Развёртка очага с боковыми гранями{width=50%}

Обозначим линейную скорость распространения пламени через V.

Изначально пламя распространяется из центра верхней грани (точка C) во все стороны. Через время a/2/V пламя достигнет точек B1 и B2. В этот момент, по заложенной в Fenix+ 3 модели, начнётся горение двух соответствующих боковых граней из точек B1 и B2. Аналогично, через время b/2/V пламя достигнет точек A1 и A2. В этот момент начнётся горение двух соответствующих боковых граней из точек A1 и A2.

Так же, как и верхней грани очага пожара, боковым граням в файле FDS соответствует группа параметров VENT. Линейная скорость (SPREAD_RATE) на боковых гранях такая же, как на верхней, а начальные точки (XYZ) соответствуют координатам точек A1, A2, B1 и B2. Времена начала горения в этих точках задержаны по отношению к началу горения точки C на величины, обоснованные выше.

Во входном файле FDS очаг пожара с боковыми гранями будет представлен подобным образом:

Общие настройки

“Zdanie 1” - “Tverdoe telo 1”

&OBST XB= -1.75, -0.5, 2.25, 3.5, 0, 0.5 RGB=191,191,191/

Ochag pozhara 1

&SURF ID='1' FYI='Ochag pozhara 1' HRRPUA=180.792 COLOR='RED'/

Верхняя грань

&VENT XB=-1.75,-0.5,2.25,3.5,0.5,0.5 SURF_ID='1' SPREAD_RATE=0.0154 XYZ=  1.125,2.875,0.5 CTRL_ID='2'/

&CTRL ID='2' FUNCTION_TYPE='CUSTOM' INPUT_ID(1:1)='CLOCK' RAMP_ID='3' LATCH=.False./

&RAMP ID='3' FYI='Ochag pozhara 1' T=-1 F=-1/

&RAMP ID='3' FYI='Ochag pozhara 1' T=1 F=1/

Одна пара боковых граней

(Напомним, что если с одной стороны к твёрдому телу, на котором расположен очаг примыкает другой объект, то может быть только одна боковая грань. Также может не быть обеих боковых граней, если с двух сторон к очагу примыкают посторонние объекты)

&VENT XB=-1.75,-1.75,2.25,3.5,0,0.5 SURF_ID='1' SPREAD_RATE=0.0154 XYZ=-1.75,2.875,0.25 CTRL_ID='4'/

&VENT XB=-0.5,-0.5,2.25,3.5,0,0.5 SURF_ID='1' SPREAD_RATE=0.0154 XYZ=-0.5,2.875,0.25 CTRL_ID='4'/

&CTRL ID='4' FUNCTION_TYPE='CUSTOM' INPUT_ID(1:1)='CLOCK' RAMP_ID='5' LATCH=.False./

&RAMP ID='5' FYI='Ochag pozhara 1 side X ramp' T=35.4 F=-1/

&RAMP ID='5' FYI='Ochag pozhara 1 side X ramp' T=37.4 F=1/

Фактически, боковые VENT появятся в момент времени 36.4 с.

Вторая пара боковых граней

&VENT XB=-1.75,-0.5,2.25,2.25,0,0.5 SURF_ID='1' SPREAD_RATE=0.0154 XYZ=-1.125,2.25,0.25 CTRL_ID='6'/

&VENT XB=-1.75,-0.5,3.5,3.5,0,0.5 SURF_ID='1' SPREAD_RATE=0.0154 XYZ=-1.125,3.5,0.25 CTRL_ID='6'/

&CTRL ID='6' FUNCTION_TYPE='CUSTOM' INPUT_ID(1:1)='CLOCK' RAMP_ID='7' LATCH=.False./

&RAMP ID='7' FYI='Ochag pozhara 1 side Y ramp' T=41 F=-1/

&RAMP ID='7' FYI='Ochag pozhara 1 side Y ramp' T=43 F=1/

Свойство «В огне»

У элементов сценария Fenix+ 3, имеющих свойство «Материал», в случае, если материал горючий, доступно свойство «В огне».

Элемент «стена» с активированным свойством «в огне»{width=80%}

Активация свойства «В огне» приведёт к тому, что при моделировании элемент будет покрыт поверхностью (группа SURF) с удельной мощностью горения (параметр HRRPUA), равной мощности горения выбранного материала.

&MATL ID='1' FYI='Derevo + oblicovka' CONDUCTIVITY=1 DENSITY=1000 HEAT_OF_COMBUSTION=14400 SPECIFIC_HEAT=1/

&SURF ID='2' HRRPUA=180.792 THICKNESS=0.2 RGB=193,191,180 MATL_ID='1'/

&OBST XB=0.75,0.75,1,1.25,0,3 SURF_ID='2'/

Элемент будет охвачен пламенем сразу и целиком.

Мгновенный охват элемента пламенем{width=65%}

Такой способ создания очага пожара может применяться в случаях, когда не требуется моделировать постепенное разгорание. То есть в случаях, когда элемент охватывается пламенем очень быстро, а также, когда результаты моделирования до момента полного разгорания элемента не интересны. Второй случай типичен при измерении теплового потока, падающего на здание, при пожаре в соседнем здании.

Затухание пламени при выгорании кислорода и понижении температуры

Выгорание кислорода и понижение температуры в помещении с очагом пожара приводит к затуханию пламени. Система FDS позволяет выбрать способ моделирования такого затухания: более грубый, но менее вычислительно затратный, или более реалистичный, но более медленный при расчёте.

По умолчанию в Fenix+ 3 используется более быстрый способ, а в FDS файле в группе параметров COMB добавляется параметр SUPPRESSION = .False.

&COMB SUPPRESSION=.False./

Чтобы выбрать более точный способ моделирования, в Параметрах моделирования пожара нужно установить флажок Тушение пламени.

Подавление пламени в газообразной фазе{width=80%}

При этом в FDS файле в группе параметров COMB параметр SUPPRESSION упомянут не будет. По умолчанию, он имеет значение «истина», что эквивалентно строке

&COMB SUPPRESSION=.True./