Горение в помещении

В предыдущей статье мы создали простейший входной файл FDS, в котором создали расчетную область, состоящую из одной сетки.

В этой сетке мы фактически создали помещение, поскольку границы сетки по умолчанию являются стенами созданного нами помещения.

В этот раз мы создадим очаг пожара и смоделируем горение в помещении. Запустим расчет на некоторое время, чтобы посмотреть, как все это работает и что в итоге получится.

Итак, входной файл выглядел в прошлый раз следующим образом:

&HEAD CHID='test'/

&TIME T_END=0.0/

&MESH ID='MESH', IJK=30,30,30, XB=0.0,3.0,0.0,3.0,0.0,3.0/

&TAIL/

Каждый может сам попробовать поменять некоторые значения, в том числе размеры нашего помещения.

Как указывалось ранее, геометрия в FDS прямоугольная, поэтому и горящие поверхности будут иметь форму прямоугольника, либо состоять из некоторого их количества.

Предположим, что в качестве топлива у нас горит метан, реакция горения будет задаваться следующим образом:

&REAC FUEL = 'METHANE'

SOOT_YIELD = 0.05

C = 1.0

H = 4.0/

Удельное количество выделяемой сажи принято равным 0,05 кг/кг. Количество атомов углерода и водорода в метане составляет 1 и 4 соответственно, атомов кислорода и азота нет, поэтому их не указываем. Если захотите, можете сами выставить произвольные значения для того топлива, горение в помещении которого хотите задать.

Поверхность горения задается в виде горелки с установленной мощностью. Все поверхности в FDS задаются группой параметров SURF, так же как и горелка:

&SURF ID='FIRE',

COLOR='RED',

HRRPUA=500.0/

В данном случае мы называем поверхность как FIRE, присваивая ей имя, задаем красный цвет и мощность 500 кВт. При одной и той же мощности пожара и разной площади, удельная мощность очага пожара также будет отличаться, следует об этом помнить.

Для наших целей создадим очаг пожара размером 0,4×0,4 м примерно по центру помещения. Горелка задается с помощью группы параметров VENT, т.е. в виде вентиляционного отверстия, из которого выделяется топливо. Вот так будет задаваться горелка в нашем случае:

&VENT SURF_ID='FIRE', XB=1.4,1.8,1.4,1.8,0.0,0.0/

Запись SURF_ID='FIRE' означает, что мы обращаемся к предыдущей строке, в которой записаны все параметры нашей горелки.

Остается только записать полученные строки во входной файл и выставить другое время, отличное от нуля. Поставим для примера 20 с.

&HEAD CHID='test'/

&TIME T_END=20.0/

&MESH ID='MESH', IJK=30,30,30, XB=0.0,3.0,0.0,3.0,0.0,3.0/

&REAC FUEL = 'METHANE'

SOOT_YIELD = 0.05

C = 1.0

H = 4.0

N = 0.0

O = 0.0/

&SURF ID='FIRE', COLOR='RED', HRRPUA=500.0/

&VENT SURF_ID='FIRE', XB=1.4,1.8,1.4,1.8,0.0,0.0/

&TAIL/

Остается только запустить расчет и немного подождать.

В зависимости от мощностей компьютера через некоторое время расчет завершится и в той папке, где лежит входной файл, уже можно запускать файл .smv и посмотреть первые результаты.

Для этого кликаем правой кнопкой мыши внутри открывшегося окна и в выпадающих окнах вначале выбираем и жмем левой кнопкой мыши вначале SOOT MASS FRACTION, а затем HRRPUV. Вначале визуализируется дым, а затем пламя.

Вот, таким нехитрым способом можно моделировать горение в помещении при помощи бесплатной программы Fire Dynamics Simulator. На простеньком процессоре с тактовой частотой всего 2,5 ГГц расчет занял около 200 с, т.е. не более 3,5 мин.

В данном случае мы рассмотрели задание горения в помещении при помощи горелки с постоянной мощностью. Однако, FDS позволяет задавать переменную мощность с постоянной площадью пожара, можно задавать постоянную линейную скорость распространения пламени, а также распространение пожара с учетом свойств конкретных горючих материалов.

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