Очаг пожара

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

Элемент «Очаг пожара»

Первый способ создать очаг – 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).

Если опция «Указать максимальную площадь горения» выключена, то огонь 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 начнёт гореть сразу по всей площади, и достигнет максимальной мощности горения за несколько секунд (см. ниже). Нулевая скорость распространения пламени в Редакторе веществ и материалов по умолчанию установлена для жидких горючих веществ.

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

&SURF ID='SURF_1' HRRPUA=180.792 COLOR='RED' RAMP_Q='RAMP_1'/

&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/

&RAMP ID='RAMP_1' T=0.5 F=1/

&VENT XB= -1.5, 0, 1.5, 3.25, 0.5, 0.5 SURF_ID='SURF_1' SPREAD_RATE=0.0154 

XYZ=  0.625, 2.375, 0.5 CTRL_ID='CTRL_2'/

&CTRL ID='CTRL_2' FUNCTION_TYPE='CUSTOM' INPUT_ID(1:1)='CLOCK' RAMP_ID='RAMP_2' LATCH=.False./

&RAMP ID='RAMP_2' T=29 F=-1/

&RAMP ID='RAMP_2' T=31 F=1/

&RAMP ID='RAMP_2' T=599 F=1/

&RAMP ID='RAMP_2' 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 грани ячейки расчетной сетки ближайшей к геометрическому центру VENT.

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 линейная скорость распространения пламени равна нулю, то в группе VENT параметры SPREAD_RATE и XYZ будут отсутствовать.

Параметр RAMP_Q группы SURF отвечает за возможность изменять мощность очага в течение времени моделирования. Данный параметр используется как для получения нужного закона увеличения мощности очага (см. раздел Свойство «Указать максимальную площадь горения»), так и для уменьшения скорости выгорания после срабатывания пожарной сигнализации (см. раздел Опция «Уменьшение скорости выгорания в два раза»).

У всех очагов пожара параметр RAMP_Q связывается с группой RAMP. Для рассматриваемого очага пожара в неё внесено две записи, которые определяют плавное «включение» очага в течение 0.5 с.

&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/

&RAMP ID='RAMP_1' T=0.5 F=1/

Данные записи нужны, потому что группа RAMP, связанная с параметром RAMP_Q, не может быть пустой. Она может понадобиться, чтобы уменьшить мощность очага в два раза после начала работы АУПТ (см. далее).

Если линейная скорость распространения пламени равна нулю, то в группу RAMP, связанную с RAMP_Q, помещаются следующие записи

&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/

&RAMP ID='RAMP_1' T=5 F=1/

Эти записи обеспечивают плавное разгорание очага в течение пяти секунд от нулевой мощности до максимальной. Несмотря на то, что нулевая линейная скорость распространения пламени соответствует очагу пожара, который загорается сразу целиком и на полную мощность, промоделировать идеальное мгновенное разгорание невозможно. В частности, чем быстрее мы пытаемся «разжечь» очаг в FDS, тем больше в начале моделирования будет неустойчивость при решении уравнений, что приводит к излишне большому всплеску мощности горения в первые секунды моделирования. Для повышения устойчивости моделирования и корректности получаемых результатов разгорание таких очагов пожара затягивается на 5 секунд.

График мощности очага с нулевой линейной скоростью пламени {width=50%}

На рис. показан график увеличения мощности горения с затягиванием разгорания на 5 секунд. Видно, что мощность увеличивается постепенно в течение пяти секунд, а также, что в первые секунды имеется всплеск мощности. Однако высота всплеска существенно меньше, чем итоговая мощность. Нарастание мощности без сильного всплеска нас устраивает.

Для сравнения ниже показан график мощности, который получился бы без задержки разгорания. Видно, что всплеск мощности в начале горения существенно превышает итоговую мощность горения, что может приводить к завышению оценки опасных факторов пожара. Например, такой всплеск мощности приведёт к всплеску величины теплового потока.

График мощности очага с нулевой линейной скоростью пламени без затягивания разгорания {width=50%}

Заметим, что, если время моделирования будет менее 10 секунд, то время разгорания будет сокращено до половины времени моделирования. Однако при таком малом времени моделирования полученный результат может быть ненадёжным из-за неустойчивости вычислений, связанной со слишком быстрым разгоранием очага пожара.

Дополнительные настройки очага пожара

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

Уменьшать скорость выгорания в два раза;
Распространение пламени на боковые поверхности.

Параметры моделирования пожара {width=80%}

Опция «Уменьшать скорость выгорания в два раза»

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

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

Свойства здания {width=75%}

Для проекта типа Производственный объект информация об АУПТ 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 при расчёте пожарного риска происходит только после срабатывания системы пожаротушения. Как изменение скорости выгорания отразится на описании очага пожара в файле FDS, описано в разделе Уменьшение скорости выгорания в два раза.

Опция «Распространение пламени на боковые поверхности»

Нужно учитывать, что форма и размер элементов могут немного 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 FDS {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 «Указать максимальную площадь горения»

Если у очага пожара активировано свойство «Указать максимальную площадь горения», то в поле «Максимальная площадь горения» можно задать максимальную площадь горения, отличающуюся от площади нарисованного очага.

{width=50%}

При этом очаг пожара будет гореть целиком, а не разгораться из точки. Мощность горения будет увеличиваться по квадратичному закону от нуля до максимального значения, которое бы имел очаг с площадью, указанной в поле «Максимальная площадь горения». Закон увеличения мощности будет соответствовать круговому распространению пожара с соответствующей выбранному материалу линейной скоростью распространения пламени. (Речь идёт о мощности горения при достаточной для горения концентрации кислорода.)

Зная линейную скорость распространения пламени (V), и максимальную площадь горения (S_max), можно определить время, за которое пожар достигнет указанной площади при круговом распространении.

Во входном файле FDS квадратичный закон изменения мощности очага пожара задаётся посредством свойства RAMP_Q группы параметров SURF:

&SURF ID='SURF_1' HRRPUA=356.748 COLOR='RED' RAMP_Q='RAMP_1'/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/
&RAMP ID='RAMP_1' T=7.68 F=0.001875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=15.36 F=0.0075/
&RAMP ID='RAMP_1' T=23.03 F=0.016875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=30.71 F=0.03/
&RAMP ID='RAMP_1' T=38.39 F=0.046875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=46.07 F=0.0675/
&RAMP ID='RAMP_1' T=53.74 F=0.091875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=61.42 F=0.12/
&RAMP ID='RAMP_1' T=69.1 F=0.151875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=76.78 F=0.1875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=84.45 F=0.226875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=92.13 F=0.27/
&RAMP ID='RAMP_1' T=99.81 F=0.316875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=107.49 F=0.3675/
&RAMP ID='RAMP_1' T=115.16 F=0.421875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=122.84 F=0.48/
&RAMP ID='RAMP_1' T=130.52 F=0.541875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=138.2 F=0.6075/
&RAMP ID='RAMP_1' T=145.88 F=0.676875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=153.55 F=0.75/
&RAMP ID='RAMP_1' T=161.23 F=0.826875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=168.91 F=0.9075/
&RAMP ID='RAMP_1' T=176.59 F=0.991875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=177.31 F=1/

Здесь RAMP_Q задаёт значения коэффициента (F), на который будет умножена величина HRRPUA, в заданных временных точках (T), начиная с нулевого момента времени до момента, когда мощность очага станет максимальной. Между указанными в группе RAMP временными точками значение коэффициента интерполируется линейно. (В приведённом примере tmax = 177.31 с.)

Величина HRRPUA рассчитывается следующим образом.

Пусть: HRRPUA0 - удельная мощность горения, которая соответствует используемому в очаге пожара материалу, и равная произведению Низшей теплоты сгорания, Удельной массовой скорости выгорания и Коэффициента полноты сгорания. Sфакт – фактическая площадь очага пожара. Smax – максимальная площадь горения, указанная в свойствах очага.

Тогда:

HRRPUA = HRRPUA0 · S_max / S_факт

Приведём для иллюстрации график нарастания мощности очага для очага пожара, выполненного из материала «Административное помещение», с фактической площадью Sфакт = 1 м², и с указанной площадью Smax = 2 м².

HRRPUA0 = 178.374 кВт/м2
HRRPUA = 356.748 кВт/м2
V = 0.0045 м/с.

Видно квадратичное возрастание мощности вплоть до момента tmax = 177.31 c.

Рост мощности очага пожара при круговом разгорании {width=80%}

Когда мощность горения достигает максимального значения, соответствующего «Максимальной площади горения», дальнейшее увеличение мощности прекращается и очаг продолжает гореть с фиксированной мощностью.

Если в Параметрах моделирования пожара активировано свойство «Распространение пламени на боковые поверхности», то вместе с верхней поверхностью очага будут гореть и боковые грани, но описанный выше закон увеличения мощности горения очага (в сумме по всем граням) сохранится.

Специфика использования свойства «Указать максимальную площадь горения»

При использовании свойства «Указать максимальную площадь горения» нужно учитывать следующую специфику. Данное свойство чаще всего используется для моделирования пожара, максимальная площадь которого в несколько раз превышает площадь помещения. Однако это не значит, что нужно обязательно стремиться разместить в помещении элемент Очаг пожара, который занимает всю площадь пола помещения.

Если в помещении есть люди, то очаг нужно сделать меньше, чем площадь помещения, чтобы люди тоже убрались. Людей вплотную к очагу ставить не нужно, иначе они могут сразу оказаться заблокированными, ведь очаг с включённым свойством «Указать максимальную площадь горения» горит по всей площади. И хотя мощность горения в начале может быть и небольшой, но при размещении регистратора вплотную к очагу, он может зафиксировать превышение опасных факторов очень быстро. Что может не соответствовать ситуации, которую нужно промоделировать.

Прижимать такой очаг к дверям также не нужно, иначе он быстро заблокирует выход.

Очаг с включённым свойством «Указать максимальную площадь горения», строго говоря, не предназначен для детального моделирования распространения ОФП внутри помещения с очагом пожара. Он просто даёт закон изменения мощности в соответствии с круговым распространением на любую заданную площадь.

Однако если разместить очаг там, где в помещении можно ожидать начало пожара, то и распространение ОФП по помещению в начале тоже будет более-менее правильным. Кроме, может быть, области совсем близкой к очагу пожара.

Если место расположения очага в помещении заранее не известно, то имеет смысл выбрать размер и положение очага так, чтобы он не мешал наличию людей в помещении и не находился совсем рядом с дверями.

По возможности, размер очага нужно выбрать максимально возможным, но так, чтобы это не противоречило указанным выше ограничениям.

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 удельной мощности горения выбранного материала.

Элемент будет охвачен пламенем по всей площади. Чтобы снизить влияние неустойчивости моделирования, возникающей при слишком быстром разгорании пожара, о которой уже упоминалось в разделе Элемент «Очаг пожара», разгорание элементов «В огне» затянуто на 10 секунд. Так же, как и в случае элемента «Очаг пожара», закон разгорания задаётся посредством параметра RAMP_Q группы параметров SURF.

&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'/

&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/

&RAMP ID='RAMP_1' T=10 F=1/

Мгновенный охват элемента пламенем {width=65%}

Заметим, что, если время моделирования будет менее 20 секунд, то время разгорания будет сокращено до половины времени моделирования. Однако при малом времени моделирования полученный результат может быть ненадёжным из-за неустойчивости вычислений, связанной со слишком быстрым разгоранием очага пожара.

Создание очага пожара посредством свойства «В огне» может применяться в случаях, когда не требуется моделировать длительное разгорание. То есть в случаях, когда элемент охватывается пламенем 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.

Уменьшение скорости выгорания в два раза

При расчёте пожарного риска после срабатывания пожарного извещателя происходит приостановка моделирования пожара, производится моделирование эвакуации, в файл fds вносятся необходимые изменения, и моделирование пожара продолжается.

В частности, если моделируемый сценарий предполагает уменьшение скорости выгорания в два раза после срабатывания системы пожаротушения (см. Опция «Уменьшать скорость выгорания в два раза»), то после срабатывания пожарного извещателя в файл fds вносятся изменения, отвечающие за изменение мощности очагов пожара. Задержка срабатывания АУПТ после срабатывания пожарной сигнализации задается на вкладке «Очаг пожара» Параметров моделирования пожара.

Задержка срабатывания АУПТ {width=65%}

Уменьшение мощности очагов пожара при модификации файла fds производится посредством изменения групп параметров RAMP, связанных с RAMP_Q элементов «Очаг пожара» и элементов со свойством «В огне».

Рассмотрим несколько примеров:

а) Очаг пожара, разгорающийся ячейка-за-ячейкой.

Изначально в файле fds с параметром RAMP_Q была связанна группа RAMP следующего вида

&SURF ID='SURF_1' HRRPUA=180.792 COLOR='RED' RAMP_Q='RAMP_1'/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0.5 F=1/

После срабатывания пожарного извещателя группа RAMP модифицируется и принимает следующий вид:

&SURF ID='SURF_1' HRRPUA=180.792 COLOR='RED' RAMP_Q='RAMP_1'/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0.5 F=0.5/

Новое значение F=0.5 окажется применённым к той части расчёта, которая будет проведена после срабатывания извещателя, поэтому мощность очага уменьшится с момента срабатывания извещателя. На рисунке ниже показаны два графика: синим цветом – мощность очага, какой она была бы без уменьшения, зелёным цветом – мощность, которая уменьшается в два раза, начиная с 37 й секунды, когда сработал извещатель.

Изменение мощности очага после срабатывания извещателя {width=65%}

Задержка срабатывания АУПТ для очагов, разгорающихся ячейка-за-ячейкой, не учитывается.

б) Очаг пожара, с заданной вручную площадью.

Изначально в файле fds с параметром RAMP_Q была связанна группа RAMP следующего вида

&SURF ID='SURF_1' HRRPUA=356.748 COLOR='RED' RAMP_Q='RAMP_1'/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/
&RAMP ID='RAMP_1' T=7.68 F=0.001875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=15.36 F=0.0075/
&RAMP ID='RAMP_1' T=23.03 F=0.016875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=30.71 F=0.03/
&RAMP ID='RAMP_1' T=38.39 F=0.046875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=46.07 F=0.0675/
&RAMP ID='RAMP_1' T=53.74 F=0.091875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=61.42 F=0.12/
&RAMP ID='RAMP_1' T=69.1 F=0.151875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=76.78 F=0.1875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=84.45 F=0.226875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=92.13 F=0.27/
&RAMP ID='RAMP_1' T=99.81 F=0.316875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=107.49 F=0.3675/
&RAMP ID='RAMP_1' T=115.16 F=0.421875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=122.84 F=0.48/
&RAMP ID='RAMP_1' T=130.52 F=0.541875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=138.2 F=0.6075/
&RAMP ID='RAMP_1' T=145.88 F=0.676875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=153.55 F=0.75/
&RAMP ID='RAMP_1' T=161.23 F=0.826875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=168.91 F=0.9075/
&RAMP ID='RAMP_1' T=176.59 F=0.991875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=177.31 F=1/

После срабатывания пожарного извещателя группа RAMP модифицируется и принимает следующий вид

&SURF ID='SURF_1' HRRPUA=356.748 COLOR='RED' RAMP_Q='RAMP_1'/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/
&RAMP ID='RAMP_1' T=7.68 F=0.001875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=15.36 F=0.0075/
&RAMP ID='RAMP_1' T=23.03 F=0.016875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=30.71 F=0.03/
&RAMP ID='RAMP_1' T=38.39 F=0.046875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=46.07 F=0.0675/
&RAMP ID='RAMP_1' T=53.74 F=0.091875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=61.42 F=0.12/
&RAMP ID='RAMP_1' T=69.1 F=0.151875/
&RAMP ID='RAMP_1' T=71.0103 F=0.160736254882812/
&RAMP ID='RAMP_1' T=72.0103 F=0.0803681274414062/
&RAMP ID='RAMP_1' T=76.78 F=0.09375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=84.45 F=0.1134375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=92.13 F=0.135/
&RAMP ID='RAMP_1' T=99.81 F=0.1584375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=107.49 F=0.18375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=115.16 F=0.2109375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=122.84 F=0.24/
&RAMP ID='RAMP_1' T=130.52 F=0.2709375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=138.2 F=0.30375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=145.88 F=0.3384375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=153.55 F=0.375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=161.23 F=0.4134375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=168.91 F=0.45375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=176.59 F=0.4959375/
&RAMP ID='RAMP_1' T=177.31 F=0.5/

В момент 72 с мощность очага уменьшена в два раза. Это время учитывает задержку срабатывания АУПТ. Если в этот момент ещё не достигнута максимальная площадь горения, то дальнейший рост мощности продолжается, но уже с в два раза меньшей скоростью. На рисунке ниже показан момент уменьшения мощности после срабатывании извещателя (и задержки срабатывания АУПТ) во время кругового разгорания.

Рост мощности очага пожара с учётом уменьшения после срабатывания АУПТ {width=65%}

в) Элемент со свойством «В огне».

Изначально в файле fds с параметром RAMP_Q была связанна группа RAMP следующего вида:

&SURF ID='SURF_1' HRRPUA=178.374 THICKNESS=0.25 RGB=255,0,0 RAMP_Q='RAMP_1'/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/
&RAMP ID='RAMP_1' T=10 F=1/

После срабатывания пожарного извещателя группа RAMP модифицируется и принимает следующий вид:

&SURF ID='SURF_1' HRRPUA=178.374 THICKNESS=0.25 RGB=255,0,0 RAMP_Q='RAMP_1'/
&RAMP ID='RAMP_1' T=0 F=0/
&RAMP ID='RAMP_1' T=10 F=1/
&RAMP ID='RAMP_1' T=33.7443 F=1/
&RAMP ID='RAMP_1' T=34.7443 F=0.5/

Здесь мощность уменьшается в момент времени 33.7 с. Это время учитывает задержку срабатывания АУПТ. На рисунке показан график мощности. Первые десять секунд мощность нарастала линейно, как это принято для элементов «В огне», а после срабатывания извещателя (и задержки срабатывания АУПТ) уменьшилась в два раза.

Рост мощности элемента «В огне» с учётом уменьшения после срабатывания извещателя {width=65%}

Необходимое время моделирования

Время моделирования пожара должно определяться, в первую очередь, целями моделирования. В частности, оно может быть регламентировано нормативной документацией.

Однако стоит обратить внимание на то, что время моделирования не должно быть слишком маленьким. Как упоминалось в разделах Элемент «Очаг пожара» и Свойство «В огне», при быстром увеличении мощности горения возникает неустойчивость моделирования, и могут возникать нереалистичные эффекты, например, значительные всплески мощности. Поэтому для очагов пожара с нулевой линейной скоростью распространения пламени и для элементов «В огне» введено искусственное замедление разгорания на 5 с и 10 с соответственно. Элементы «В огне», зачастую, используются при моделировании пожара с целью обоснования противопожарных расстояний, и имеют большие размеры и большую суммарную мощность горения. Поэтому для повышения устойчивости моделирования для них используется большее время замедления.

Смоделировать мгновенное разгорание невозможно. Наличие замедления при разгорании следует учитывать при выборе времени моделирования. Как было упомянуто в указанных разделах, время замедления разгорания будет не больше, чем половина указанного пользователем времени моделирования. Поэтому если время моделирования будет мало, то, формально, очаг достигнет ожидаемой мощности, но чем быстрее мы пытаемся разжечь очаг, тем больше будет в начале неустойчивость моделирования и всплеск мощности горения.

Время моделирования при обосновании противопожарных расстояний

Если для моделирования горения используются элементы с активированной опцией “В огне”, которые разгораются достаточно быстро, то для грубой оценки величины теплового потока достаточно времени моделирования в несколько десятков секунд. Выход мощности горения на стабильный уровень требует некоторого времени моделирования. Не следует брать интервал времени менее 20 секунд даже для грубой предварительной оценки!

Если учесть, что на величину теплового потока влияет и температура окружающих предметов, которые могут разогреваться в течение всей длительности пожара, то для более точной оценки теплового потока следует использовать большее время моделирования.

Время, через которое тепловой поток достигает стационарного значения, зависит от расположения объектов в конкретном сценарии, температуры окружающей среды, ветра и т.п. Нельзя назвать универсальную величину достаточного времени моделирования.

Например, можно использовать время начала тушения пожарными подразделениями.

Достаточность времени моделирования можно оценить по графикам теплового потока на интересующих исследователя элементах. На начальном этапе моделирования график всегда демонстрирует резкий рост. В дальнейшем, обычно, рост графика замедляется. Время моделирования можно признать достаточным, если за вторую половину времени моделирования произошло лишь незначительное увеличение плотности теплового потока по сравнению с величиной, достигнутой за первую половину времени моделирования. При этом, если достигнутое значение теплового потока близко к предельно допустимому значению, то время моделирования следует увеличить, и оценить дальнейшую динамику.

Стоит иметь в виду, что температура поверхностей обычно растёт в течение всего времени моделирования. Поэтому если целью моделирования является оценка величины нагрева конструкций при пожаре, то время моделирования нужно выбирать исходя из времени, в течение которого данные конструкции должны выдерживать нагрев.

Влияние размеров расчётного домена

Стоит иметь в виду, что горение за пределами расчётного домена (см. Область расчёта) не моделируется. Тепло, излучение и продукты горения, вышедшие за пределы расчётного домена, больше не оказывают никакого влияния на развитие пожара внутри расчётного домена. Поэтому располагать Очаги пожара и элементы со свойством «В огне» рядом с открытой границей расчётного домена не рекомендуется.

Особенно это относится к верхней границе расчётного домена. Горячие продукты горения и пламя поднимаются вверх. Если над очагом пожара располагается открытая граница расчётного домена, то высота столба дыма и пламени будет ограничена высотой домена. Существенное ограничение высоты факела пламени над Очагом пожара или элементом «В огне» может привести к неверным оценкам величины теплового потока или температуры.

Стоит обращать особенное внимание на высоту факела пламени, помещающуюся в расчётный домен, при выполнении расчётов по обоснованию противопожарных расстояний. Факел создаёт тепловое излучение, и чрезмерное ограничение его высоты при моделировании может привести к грубым ошибкам при оценке величины теплового потока, падающего на стены и окна защищаемого от пожара объекта. Данная проблема особенно актуальна в случае пожара на крыше, когда всё пламя находится вверху рассматриваемой сцены, и если высота расчётного домена не достаточна, то огонь будет покидать его, почти не оказывая влияния на результаты расчёта.

Запас высоты расчётного домена над горящим зданием при обосновании противопожарных расстояний должен составлять единицы или даже десятки метров, в зависимости от специфики конкретного объекта. Достаточный запас высоты или обосновывается теоретически, или путём моделирования показывается, что дальнейшее увеличение высоты расчётного домена не приводит к увеличения величины теплового потока.

Содержание