Расчет опасных факторов пожара в Pyrosim

Данная статья будет посвящена программе Pyrosim.

Итак, Pyrosim – это препроцессоор, или попросту графическая оболочка, программы Fire Dynamics Simulator (FDS), о которой уже было несколько публикаций.

Как и расчетный движок FDS, Pyrosim создана за рубежом, для инженеров и исследователей, поскольку позволяет решать широкий класс инженерных и научных задач в смежных с «пожарной» наукой областях.

Так уж исторически сложилось, что в России программа Pyrosim приобрела широкую известность в связи с введением т.н. гибкого нормирования, т.е. оценки пожарной безопасности объектов путем оценки пожарных рисков.

В России это была, пожалуй, самой первой широко известной программой для создания моделей и проведения инженерных расчетов. С введением в отечественной практике гибкого нормирования интерес к Pyrosim существенно вырос, чуть более позже появились всевозможные «двойники» этой замечательной программы.

Однако, ничего принципиально нового во всевозможных программах, реализующих полевую модель пожара, не появилось, во всех аналогичных программах также встроен FDS.

FDS создан на языке программирования Fortran и для создания и запуска расчетов требуется написание т.н. входного файла, который представляет собой набор строк с записанными в них параметрами.

Если для простых расчетных моделей, например, состоящих из одного-двух помещений, можно описать геометрию и параметры нескольким десятком строк. Однако, для более сложных объектов, например, для кинотеатров, торговых центров с атриумами и др., требуется ввод сотен таких строк.

Понятно, что, во-первых, это займет неимоверно много времени, во-вторых высок риск ошибок при работе с большим объемом информации.

Pyrosim является графическим редактором, позволяющим быстро воссоздавать модели для расчетов ОФП практически любого уровня сложности и детализации происходящих физических процессов.

В рабочем поле можно просматривать нашу модель на плоскости, в трехмерном виде, а также в текстовом варианте, где фактически написан входной файл FDS.

Не будем подробно останавливаться на внешнем виде программы, который можно самостоятельно изучить, в том числе по руководству пользователя.

Важно! Программу Pyrosim можно скачать бесплатно и пользоваться в течение 30 суток. Этого времени достаточно чтобы освоиться в работе с ней. Демо-версия программы обладает полным функционалом, позволяет создавать и сохранять модели для расчета ОФП.

Pyrosim позволяет создавать модели отдельных помещений, зданий любой площади и этажности и даже участки местности, например, жилую застройку или даже нефтебазы.

Задавать процессы горения можно несколькими способами с различными уровнями детализации происходящих процессов.

В программе имеется возможность моделировать работу систем противопожарной защиты: пожарной сигнализации, автоматического пожаротушения и дымоудаления, приводов открываемых и закрываемых клапанов, люков и дверей.

Например, оценка проектных решений дымоудаления в зданиях, на которые отсутствуют нормы проектирования, просто немыслима без проведения соответствующих расчетов.

Широчайший спектр задач, которые может решить Pyrosim при проектировании противопожарной защиты, делает эту программу очень ценным инструментом.

Остановимся на ряде практических задач в области пожарной безопасности, которые могут быть решены с ее применением:

— оценка проектных решений систем противодымной вентиляции;

— анализ нестандартных сценариев при моделировании пожароопасных ситуаций в рамках оценки индивидуального пожарного риска;

— обоснование противопожарных расстояний;

— реконструкция развития пожара при производстве судебных экспертиз как по факту пожара, так и по потенциальным пожарам, с учетом фактического противопожарного состояния объектов.

Некоторые из данных задач будут рассмотрены в следующих публикациях, сейчас же остановимся на одном из практических примеров.

В качестве примера рассмотрим этаж здания коридорного типа, где в качестве дополнительного противопожарного мероприятия предусмотрены двери в обычном исполнении, оборудованные доводчиками.

Другими словами, данные двери будут открыты только на время эвакуации людей из помещений, после чего они автоматически закроются, но с некоторой остаточной проемностью. Через образовавшиеся щели по периметру двери из помещения очага пожара продукты горения будут поступать в коридор, но уже в гораздо меньших объемах.

Для решения поставленной задачи создадим систему из помещения и коридора, связанных дверным проемом, открывающимся и закрывающимся в установленные моменты времени.

Исходные данные:

— дверной проем 1×2 м;

— периметр щели 6 м;

— ширина щели 3 мм.

На остальных параметрах, таких как теплофизические параметры ограждающих конструкций, мощность тепловыделения, количественные параметры топлива, заострять внимание не будем, т.к. нам важен расход вытекающего из щели двери дыма в коридор.

Входной файл выглядит следующим образом.

Скачать (DOCX, 13KB)

Вот такая модель у нас получилась.

Модель готова, можно запускать расчет. В зависимости от параметров компьютера, на котором ведется расчет, и сложности модели, время может занимать от нескольких минут до нескольких суток. Кстати, программа поддерживает многопроцессорные расчеты, их можно запускать непосредственно из Pyrosim.

Вот такие результаты получились, далее приведены скриншоты с визуализацией дыма, пламени и векторых полей скоростей.

Развитие пожара до открытия проема в помещении — до начала эвакуации, дверь в помещении закрыта.

Развитие пожара после открытия проема в помещении — процесс эвакуации начался, дверь в помещении полностью открыта.

Развитие пожара после закрытия проема в помещении — процесс эвакуации через дверь завершен, дверь в помещении закрыта, но дым продолжает поступать в коридор через щели в притворе.

Для сравнения был проведен расчет для варианта, когда дверь полностью открыта на протяжении всего расчета. С этой целью в конце коридора у выхода располагались датчики-измерители опасных факторов пожара. На графиках приведена видимость.

На верхнем графике приведена зависимость видимости от времени для варианта полностью открытой двери, т.е. без доводчиков. На нижнем графике то же, но дверь в помещении с доводчиком, с наличием щелей по периметру.

Как видно, время блокирования пути эвакуации, в данном случае коридора, при наличии доводчиков произойдет позже.

Следует отметить, что данный пример не является готовым техническим решением и его применение на практике возможно лишь при соответствующем обосновании.

Спасибо за внимание, до новых встреч на блоге о пожарной безопасности!