- •Глава 1. Интегральная математическая модель пожара в помещении................14
- •Глава 6. Дифференциальные (полевые) математические модели пожара в помещении..................................................................................................................88
- •Введение. Общие сведения о методах прогнозирования опасных факторов пожара в помещении
- •Глава 1. Интегральная математическая модель пожара в помещении
- •Исходные положения и основные понятия интегрального метода термодинамического анализа пожара
- •1.2. Дифференциальные уравнения пожара
- •Глава 2. Дополнительные уравнения интегральной математической модели пожара для расчета расходов уходящих газов и поступающего через проемы воздуха
- •2.1. Исходные положения
- •2.2. Распределение давлений по высоте помещения
- •2.3. Плоскость равных давлений и режимы работы проема
- •2.4. Распределение перепадов давлений по высоте помещения
- •2.5. Формулы для расчета расхода газа, выбрасываемого через прямоугольный проем
- •2.6. Формулы для расчета расхода воздуха, поступающего через прямоугольный проем
- •2.7. Влияние ветра на газообмен
- •Глава 3. Дополнительные уравнения интегральной модели пожара для расчета теплового потока в ограждения и скорости выгорания горючих материалов
- •3.1. Приближенная оценка величины теплового потока в ограждения
- •3.2. Эмпирические методы расчета теплового потока в ограждения
- •3.3. Полуэмпирические методы расчета теплового потока в ограждения
- •3.4. Методы расчета скорости выгорания горючих материалов и скорости тепловыделения
- •Глава 4. Математическая постановка и методы решения задачи о прогнозировании офп на основе интегральной математической модели пожара в помещении
- •4.1. Классификация интегральных моделей пожара
- •4.2. Интегральная математическая модель пожара для исследования динамики офп и ее численная реализация
- •4.3. Интегральная математическая модель начальной стадии пожара и расчет критической продолжительности пожара
- •4.3.1. Постановка задачи и ее решение
- •4.3.2. Расчет критических значений средних параметров состояния среды в помещении
- •4.3.3. Расчет коэффициента теплопоглощения (коэффициента
- •Глава 5. Зонная математическая модель пожара в помещении
- •5.1. Схема трехзонной модели пожара:
- •Глава 6. Дифференциальные (полевые) математические модели пожара в помещении математическая модель расчета тепломассообмена при пожаре в помещении
- •6.1. Особенности и упрощения термогазодинамической картины пожара
- •6.2.Структура полевой модели расчета тепломассообмена
- •Основные уравнения
- •6.3. Основные уравнения полевой модели
- •6.4. Уравнения для расчета процесса прогрева строительных конструкций
- •6.5. Расчет турбулентного тепломассообмена
- •6.5.6. Уравнения (6.17)-(6.23) позволяют определить коэффициенты турбулентной вязкости, теплопроводности и диффузии, входящие в уравнения полевой модели (6.2)-(6.6).
- •6.6. Моделирование радиационного теплообмена
- •6.7. Расчет процесса выгорания горючей нагрузки
- •6.8. Моделирование горения
- •6.9. Условия однозначности
- •6.10. Моделирование действий систем пожаротушения
- •6.11. Моделирование действий систем механической вентиляции и дымоудаления
- •6.12. Метод численного решения дифференциальных уравнений
- •Заключение
- •Литература
- •129366, Москва, ул. Б. Галушкина, 4
Глава 6. Дифференциальные (полевые) математические модели пожара в помещении..................................................................................................................88
Заключение................................................................................................................94
Литература................................................................................................................95
Приложение...............................................................................................................96
В связи с переходом многих стран мира к гибкому объектно-ориентированному противопожарному нормированию математическое моделирование пожаров становится определяющим звеном при решении различных задач пожарной безопасности. Федеральное законодательство, в частности, ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [1] и Федеральный закон «О техническом регулировании» [2], обеспечивают законодательную базу для реализации на практике принципа гибкого нормирования.
Вопрос точности и надежности метода расчета тепломассообмена является ключевым в обеспечении безопасности людей, при выборе параметров и мест размещения детекторов раннего обнаружения и диагностики возгорания и большинства других задач пожарной безопасности.
Сложность разработки такого метода заключается в многофакторности и нелинейности задачи. Моделирование тепломассообмена при пожаре представляет собой крайне сложную, в полном виде не решенную проблему [3, 4].
Реальный пожар как неконтролируемое горение является сложным, до конца не изученным, существенно нестационарным и трехмерным теплофизическим процессом, сопровождающимся изменением химического состава и параметров газовой среды помещения. Турбулентный конвективный и лучистый тепломассообмен в очаге горения с химическими реакциями, теплообмен между горячими газами и ограждающими конструкциями помещения и т.д. осложняются тепломассообменом с окружающей средой через проемы и вследствие работы систем механической приточно-вытяжной вентиляции и пожаротушения, что приводит к существенной неоднородности температурных, скоростных и концентрационных полей продуктов горения в объеме помещения (нестационарность и трехмерность задачи).
О сложности решения такой задачи также говорит тот факт, что математическое моделирование турбулентного тепломассообмена в сложных термогазодинамических условиях вместе с другими задачами нелинейной физики входит в список, составленный Российской академией наук [5], тридцати особо важных и интересных проблем физики на ближайшие годы.
Целью расчетов по математическим моделям расчета газодинамики и тепломассообмена при пожаре является прогнозирование динамики изменения параметров газовой среды помещения (в первую очередь, опасных факторов пожара (ОФП)), прогрева ограждающих конструкций и теплового или иного воздействия пожара на людей и материальные ценности.
Знание динамики ОФП необходимо для выполнения расчетов по оценке пожарного риска, проводящихся путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с его нормативным значением, установленным ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [1].
Определение расчетных величин пожарного риска в соответствии с методикой расчета [6] осуществляется на основании в первую очередь «построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития» и «оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития».
Таким образом, прогнозирование динамики ОФП является основой расчета величин индивидуального и социального пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности и на производственных объектах.
Прогнозирование динамики ОФП необходимо при:
- разработке и обосновании объемно-планировочных и конструктивных решений проектируемых, реконструируемых и существующих зданий и сооружений с целью обеспечения безопасной эвакуации людей;
- разработке и оптимизации автоматических систем пожарной сигнализации, дымоудаления и пожаротушения, а также оповещения и управления эвакуацией;
- оценке фактических пределов огнестойкости строительных конструкций;
- разработке оперативных планов тушения (при планировании действий боевых подразделений на пожаре);
- определении безопасных расстояний (для эвакуации людей и расстановки оборудования) и других задач пожарной безопасности;
- проведении пожарно-технических экспертиз и расследований пожаров и ряда других задач.