Моделирование динамики развития пожара прерывается со статусом "Неизвестно" или "Ошибка"

Время чтения


В общем случае если моделирование динамики развития пожара начинается, но спустя некоторое время прерывается, исследование проблемы следует начинать с изучения файла *.out в папке с результатами моделирования.

Если файл оканчивается строкой “STOP: FDS completed successfully“, то это говорит о том, что FDS успешно завершила моделирование.

Если файл оканчивается строкой “STOP: FDS stopped by user”, значит пользователь сам прервал моделирование (либо остановил, либо поставил на паузу)

Если файл оканчивается строкой “ERROR: Numerical Instability - FDS stopped”, это означает, что FDS прервал свою работу из-за того, что в нём произошла так называемая «Численная нестабильность» - в результате моделирования одна из величин стала нефизичной (значение величины нереальное).

Если файл просто обрывается (то есть, не оканчивается строкой, начинающейся на “STOP“), то это свидетельствует о том, что FDS аварийно завершила свою работу, даже не сохранив информацию о причинах завершения. Как правило это происходит если во время моделирования на диске, куда сохраняются результаты моделирования, закончилось место.

Если файла *.out в папке с результатами моделирования нет, то это говорит о том, что FDS даже не смогла запустится. Как правило это связано с тем, что входной файл для FDS подготовлен некорректно. Чтобы выяснить, что именно не правильно в нем, следует запустить FDS вручную через командную строку. Как это сделать описано в разделе Как запустить моделирование файла FDS вручную.

Numerical Instability

Наибольший интерес представляют расчеты, завершающиеся Numerical Instability.

Появление Numerical Instability зависит от множества факторов. Соответственно, у неё нет одного определенного решения.

Как правило Numerical Instability происходит в двух случаях:

  1. Моделируется динамика развития пожара в замкнутом объеме (особенно если объем небольшой). Такой сценарий можно сравнить с нагревом газового баллона, брошенного в костер. Температура воздуха в баллоне увеличивается. Соответственно, увеличивается и давление внутри. Рано или поздно давление в баллоне станет настолько большое, что металл не выдержит и баллон разрушится.

  2. В замкнутом объеме работает мощный приточный клапан противодымной системы (особенно если объем небольшой). Этот сценарий можно сравнить с надуванием воздушного шарика. Давление внутри шарика увеличивается за счет увеличения количества воздуха внутри него. Как и баллон из примера выше, спустя некоторое время шарик лопнет, так как его оболочка уже не сможет выдерживать давления внутри.

Но здания при пожаре не разрушаются от избыточного давления внутри, так как в реальности не являются абсолютно замкнутыми - всегда есть открытые двери или окна, утечки через щели и неплотности, которые могут быть незаметны но, тем не менее, через них воздух просачивается между смежными помещениями и таким образом давление выравнивается.

Зная основные причины возникновения Numerical Instability, при работе над сценарием можно заранее предпринять меры, выполнение которых если не устранит полностью, то значительно снизит вероятность возникновения Numerical Instability и повысит реалистичность и точность моделирования.

Практически все ниже перечисленные меры объединяет одно - они направлены на недопущение образования маленького абсолютно замкнутого объема, в котором работает мощная система дымоудаления или развивается пожар. Необходимо, чтобы помещения, в которых находятся очаги пожара или клапаны системы дымоудаления (не важно, приточные или вытяжные) хоть как-то сообщались с внешней атмосферой (той, что за пределами здания) через открытые окна или двери или иные проемы.

Если помещение наглухо закрыто от атмосферы, то моделирование тоже может завершиться, если оно достаточно большое и параметры очагов/клапанов не экстремальные. Но вероятность Numerical Instability в этом случае многократно увеличивается.

  1. Избегать использования противопожарных дверей и дверей с доводчиками. По умолчанию противопожарные двери и двери с доводчиками закрыты и не пропускают продукты горения. Такие двери открыты только в момент когда через них проходят люди.
  2. Для дверей и окон учитывать утечки. По умолчанию учет утечек отключен как для дверей, так и для окон.
  3. Учитывать разрушение окон при достижении критической температуры. По умолчанию окна закрыты и не разрушаются при достижении критической температуры.

Замечание: при достижении критической температуры разрушаются именно окна, а не любой элемент, для которого выбран материал “Стекло оконное“.

  1. Перед моделированием динамики развития пожара проводить моделирование эвакуации. Это позволит при моделировании пожара учесть открытие противопожарных дверей и дверей с доводчиками в моменты времени, когда через них проходят люди.
  2. Если при моделировании учитывается работа противодымной системы, то необходимо устанавливать как вытяжные, так и приточные клапаны.
  3. Учитывать затухание горения при уменьшении концентрации кислорода.

Кроме того, опыт показывает, что уменьшить вероятность возникновения Numerical Instability возможно если:

  • Использовать более мелкие размеры ячейки области расчета;
  • Проводить моделирование в однопоточном режиме.