Настройка параметров моделирования динамики развития пожара

Время чтения


Время и количество потоков моделирования

Чтобы задать время и количество потоков для моделирования динамики развития пожара, сделайте следующее:

  1. Откройте пункт меню Моделирование | Параметры моделирования пожара.
  2. Перейдите на вкладку Общие.
  3. Выберите необходимый сценарий.
  4. Укажите желаемое время и количество процессов для моделирования в многопоточном режиме.

Настройка общих параметров моделирования динамики развития пожара{width=80%}

Включение и отключение многопоточного режима расчета

Назначение многопоточного режима моделирования - сократить время моделирования динамики развития пожара.

Чтобы задействовать многопоточный режим для моделирования динамики развития пожара, необходимо:

  1. Указать количество процессов более 1.

  2. Указать путь к файлу mpiexec.exe и при необходимости внести его в список разрешений брандмауэра Windows и установленной антивирусной программы (см. раздел Общие настройки программы).

Далеко не всегда увеличение количества используемых потоков для моделирования динамики развития пожара приводит к соответствующему уменьшению времени моделирования (увеличение количества потоков в 2 раза не уменьшит время моделирования в 2 раза). Это связано с тем, что появляются дополнительные накладные расходы на согласование результатов работы между потоками.

Начальные условия

Чтобы задать начальные условия развития пожара, сделайте следующее:

  1. Откройте пункт меню Моделирование | Параметры моделирования пожара.
  2. Перейдите на вкладку Начальные условия.
  3. Выберите нужный сценарий.
  4. Укажите желаемые значения параметров.

Начальные условия{width=80%}

Температура - температура окружающей среды;

Фоновое давление - давление;  

Относительная влажность - влажность среды;

Градиент температуры - изменение температуры с изменением высоты;

Температура в помещениях - начальная температура воздуха внутри объема помещений. Объемом помещения считается область пространства, ограниченная контурами помещения и высотой равной высоте этажа, на котором расположено это помещение. Это означает, что если внутри здания какая-то область не будет отмечена как помещение, то начальное значение температуры в ней будет равно температуре окружающей среды (значению, указанному в поле Температура). По умолчанию температура в помещениях равна температуре окружающей среды.

Тушение пламени - определяет необходимость учитывать тушение огня вследствие понижения температуры, истощения кислорода или за счет введения тушащего вещества (вода, углекислый газ).

Материал конструкций - влияние теплофизических свойств материала конструкций на начальные условия развития пожара. Возможные значения: Инертный - теплофизические свойства материала конструкций не влияют на начальные условия развития пожара. Фактический материал - теплофизические свойства материала конструкций влияют на начальные условия развития пожара..

По умолчанию приложение Fenix+ 3 использует значение параметра Температура в помещениях для всех помещений за исключением тех, в свойствах которых указано другое (отличное) значение. Данное условие выполняется только в том случае, если в свойствах таких помещений установлен флажок для параметра Учитывать температуру. Подробнее см. раздел Помещение.

Поведение дверей и окон

По умолчанию все двери (кроме помеченных как Противопожарные и/или С доводчиком) передаются в FDS как открытые проемы. Противопожарные двери и двери с доводчиками передаются в FDS как препятствия. Окна также передаются в FDS как препятствия.

Следовательно, ОФП с самого начала возникновения пожара распространяются через двери беспрепятственно. Через противопожарные двери и двери с доводчиком ОФП не распространяются.

Однако, в некоторых случаях это приводит к существенным отличиям результатов моделирования от реальной динамики распространения ОФП.

Для обеспечения большего реализма моделирования можно определить поведение окон и дверей в зависимости от динамики распространения ОФП и эвакуации людей.

Чтобы определить поведение дверей и окон, сделайте следующее:

  1. Откройте пункт меню Моделирование | Параметры моделирования пожара.
  2. Перейдите на вкладку Двери и окна.
  3. Выберите нужный сценарий.
  4. Укажите желаемые значения параметров.

Двери и окна{width=80%}

Двери

Параметры, представленные на этой вкладке, распространяются только на двери, помеченные как Противопожарные.

Параметр Оборудованы устройством автоматического закрывания определяет, должны ли двери открываться в момент, когда через них проходят люди, и, соответственно, закрываться через определённое время. Время закрывания по умолчанию равно 25 сек. Для более точного задания времени закрывания следует руководствоваться характеристиками устройства закрывания.

При помощи этого параметра можно определить время закрывания сразу для всех противопожарных дверей. Если для отдельной двери требуется задать другое время закрывание (отличное от времени закрывания остальных дверей), то в свойствах двери необходимо установить флажок для параметра С доводчиком и задать нужное время закрывания (см. раздел Дверь).

Если противопожарная дверь дополнительно помечена как С доводчиком, то в качестве времени закрывания этой двери используется значение, которое задано в свойствах двери, а время закрывания указанное в параметрах моделирования пожара игнорируется.

Так как для открытия / закрытия дверей необходимо знать моменты времени, когда через них проходят люди, то перед моделированием динамики развития пожара необходимо провести моделирование эвакуации людей.

Если моделирование динамики развития пожара будет выполнено до моделирования эвакуации, то противопожарные двери и двери с доводчиком будут все время закрыты.

Окна

Параметр Закрыты определяет, как передаются окна в FDS: открытым проемом или препятствием.

Параметр Разрушение при достижении критической температуры определяет, должны ли окна разрушаться при достижении температуры критического значения в области расположения окна.

Температура разрушения по умолчанию равна 250 °С.

Температура измеряется в точке, расположенной посередине окна в самой верхней точке.

Очаг пожара

В проектах по расчету противопожарных расстояний описанные ниже параметры недоступны.

В соответствии с изменениями в методике от 02.12.2015 г. в ред. Приказа МЧС России № 632:

“При наличии в помещении очага пожара установки автоматического пожаротушения, соответствующей требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, при проведении расчетов значение скорости выгорания принимается уменьшенным в 2 раза”.

Если вы желаете воспользоваться этим положением, то вам необходимо установить флажок для параметра Уменьшать скорость выгорания в 2 раза.

В этом случае, если в свойствах здания (для гражданских проектов) или экспликации помещения (для производственных проектов) указано, что автоматические установки пожаротушения (АУП) выполнены по нормам, то при моделировании динамики развития пожара скорость выгорания будет уменьшена в два раза.

Если хотя бы одно из условий не выполнено (параметр не используется или АУП не соответствует нормам или отсутствует), то скорость выгорания уменьшаться не будет.

Параметры очага пожара{width=80%}

Пункт 2.1.2 пособия по применению “Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности” (2-е издание, исправленное и дополненное, Москва, 2014) говорит следующее:

“Максимальную площадь горения для помещений классов функциональной пожарной опасности Ф1-Ф4 следует принимать равной двум площадям помещения очага, для помещений класса Ф5.2 с высотой хранения менее 5,5 м – равной четырем площадям помещения очага, для помещений класса Ф5.2 с высотой хранения более 5,5 м – равной фактической поверхности горючих материалов (но не менее 10 площадей помещения)".

Чтобы обеспечить выполнение этого требования, располагать очаг пожара только на поверхности пожарной нагрузки недостаточно. Максимальная площадь, которую возможно обеспечить таким способом равна площади помещения.

Параметр Распространение пламени на боковые поверхности позволяет увеличить максимальную площадь горения без увеличения площади, которая занимает пожарная нагрузка.

Распространение пламени на боковые поверхности будет происходить в соответствии с линейной скоростью распространения пламени для материала и геометрических размеров пожарной нагрузки, на которой расположен очаг пожара.

Распространение пламени на боковые поверхности{width=80%}

Следует учитывать, что распространение пламени будет происходить только на те боковые поверхности пожарной нагрузки, которые совпадают с границами очага пожара и находятся на расстоянии хотя бы одного размера ячейки области расчета от других тел. То есть, если пожарная нагрузка расположена одной стороной вплотную к другим объектам (например, к стене), то на соответствующую поверхность огонь распространяться не будет.

В сценарии, который представлен на изображении ниже, пламя не будет распространяться на заднюю боковую поверхность.

Пример случая, когда пламя не распространяется на заднюю боковую поверхность{width=80%}

В разделе отчета Результаты проведения расчетов по оценке пожарного риска в таблице с описанием сценариев указываются два значения:

  1. Максимальная возможная площадь горения - максимальная площадь горения, которая возможна для данного сценария. Эта площадь определяется площадью очага пожара и площадью боковых поверхностей тела, на которые может распространиться пламя.
  2. Максимальная фактическая площадь горения - максимальная площадь горения, которая фактически наблюдается в сценарии за время развития пожара.

Параметры очага пожара

Области расчета

Все области расчёта (см. раздел Область расчета), размещенные в сценарии, во входном файле для FDS представляют одну или несколько групп MESH. FDS предъявляет достаточно много требований к группам MESH и к их взаимному расположению.

По умолчанию программа обрабатывает области расчета таким образом, чтобы выполнить все требования FDS (то есть, установлен флажок для параметра Автоматически корректировать области расчета).

Параметры областей расчета{width=80%}

Обработка областей расчета заключается в следующем:

  1. Сначала все области расчета пытаются объединиться в более крупные с учетом размера ячеек области расчета. При этом:
  • Устраняются пересечения областей (это может приводить к некорректным результатам в области пересечения);
  • Увеличиваются области расчета в направлениях, где количество ячеек меньше 3 (этот случай очень редкий и на практике может возникнуть только из-за ошибки при размещении области расчета).
  1. Eсли количество потоков, которое пользователь хочет использовать для моделирования, меньше количества получившихся групп MESH, то те из них, в которых больше всего ячеек, разбиваются пополам в направлении с наибольшим количеством ячеек. Разбиение прерывается, если:
  • Граница получающихся групп MESH попадает на одну из групп VENT (то есть, на очаг пожара или клапан дымоудаления), или
  • Количество MESH равно количеству потоков, или
  • Больше нет MESH, которые можно разбить.

В результате этих преобразований группы MESH могут быть немного больше чем оригинальные области расчета.

Если используется параметр Передавать области расчета неизменными, то первый этап обработки областей расчета (объединение в более крупные) не происходит. При необходимости выполняется только второй этап (разбиение областей).

В этом случае получившиеся группы MESH будут полностью соответствовать по расположению оригинальным областям расчета. При этом высота областей расчета будет приниматься равной высоте этажа.

Если вы не уверены в корректном расположении областей расчета, то использовать параметр Передавать области расчета неизменными не рекомендуется. В случае несогласованного расположения областей расчета моделирование динамики развития пожара завершится ошибкой.

Размеры ячеек областей расчета

Возможные значения размеров ячеек областей расчета, которые можно задать для каждой области расчета, определяются зависимостью и параметрами, показанными на изображении выше.

На изображении представлены параметры, предлагаемые программой по умолчанию. Их использование приводит к получению следующего набора возможных размеров ячеек: 0.5, 0.25, 0.125, 0,0625 и 0,03125 м. Каждое значение получается делением единицы (BaseSize) на степень двух (Factor). Степень, в которую возводится два - любое целое число в интервале от 1 (MinRate) до 5 (MaxRate). То есть, количество допустимых значений определяются MinRate и MaxRate.

Например, если при моделировании необходимо использовать размер ячейки равный 0.3 м, то достаточно задать только значение параметра BaseSize равным 0.6 м. При этом будут доступны размеры ячеек из следующего набора: 0.6, 0.3, 0.15, 0.075 и 0.0375 м.

Задать параметры, определяющие возможный набор ячеек областей расчета, можно только тогда, когда в сценарии ещё отсутствуют области расчета.

Направление и скорость ветра

При моделировании динамики развития пожара может учитываться ветер.

Параметры ветра{width=80%}

Параметр Скорость задает скорость ветра. Если значение данного параметра больше 0, то ветер будет учитываться при моделировании.

Направление сцены (ед. изм.: градус) – угол между направлением на север и осью Y в редакторе топологии. При помощи выпадающего списка можно задавать фиксированные значения в интервале 0 - 315. Чтобы задать произвольный угол, выберите вариант Пользовательский и введите требуемое значение вручную.

Направление ветра (ед. изм.: градус) – угол между направлением на север и направлением ветра. При помощи выпадающего списка можно задавать фиксированные значения в интервале 0 - 315. Чтобы задать произвольный угол, выберите вариант Пользовательский и введите требуемое значение.

Задание критических значений ОФП

При необходимости в программе можно изменить значение опасного фактора пожара, считающееся критическим. Заданное значение будет использоваться при определении времени блокирования. Для возврата к нормативному значению, которое используется по умолчанию, необходимо нажать на кнопку Сбросить.

ВНИМАНИЕ: если моделирование динамики развития пожара производится с целью определения расчетных величин пожарного риска в соответствии с Методиками (Приложение к приказу МЧС России от 30.06.09 г. № 382 и Приложение к приказу МЧС России от 10.07.09 г. № 404) то изменять критические значения НЕ ДОПУСКАЕТСЯ.

Задание критических значений ОФП{width=80%}