Министерство образования и науки Астраханской области
Областное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Астраханский инженерно-строительный институт
Кафедра
Пожарной безопасности
Прогнозирование опасных факторов пожара
Методические указания к выполнению курсовой работы
для студентов заочной формы обучения специальности
«Пожарная безопасность»
Астрахань
2010
Методические указания содержат рекомендации по выполнению курсовой работы по курсу прогнозирование опасных факторов пожара. Данное пособие содержит описание курсовой работы, изложены краткие теоретические сведения и методика выполнения численных экспериментов, приведены необходимые исходные данные. - Астрахань, 2010г.- 30с.
Утверждено к печати на заседании кафедры ПБ АИСИ.
Протокол №____ от . . 2010г.
Утверждено на заседании МС специальности Пожарная безопасность
Протокол №____ от __________ 2010г.
Составительь: Е.П. Фирсова - ст. преподаватель кафедры ПБ ОГОУ ВПО АИСИ
Рецензенты:
Содержание
Введение 4
1. Методические указания к выполнению курсовой работы 5
1.1. Требования к оформлению 5
1.2. Порядок выдачи задания и исходные данные 6
1.3. Тематика программ ИРКР 6
2. Рекомендации к выполнению заданий 7
3. Титульный лист 9
4. Пример выполнения 10
5. Задания для выполнения курсовой работы 22
Список литературы 30
Введение
Разработка экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий немыслима без научно обоснованного прогноза динамики ОФП - опасных факторов пожара.
Современные научные методы прогнозирования ОФП основываются на математическом моделировании пожара. Они позволяют не только «заглянуть в будущее», но и воспроизвести (восстановить) картину развития реального пожара, т.е. «увидеть прошлое».
Математические модели пожара в помещении описывают в самом общем виде изменение параметров состояния среды с течением времени, а также ограждающих конструкций и различных элементов оборудования. Уравнения, из которых состоят математические модели пожара, вытекают, как и все уравнения математической физики, из фундаментальных законов природы. Эти уравнения отражают всю совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов, присущих пожару - тепловыделение в результате горения, дымовыделение и изменение оптических свойств газовой среды, выделение и распространение токсичных газов, газообмен помещения с окружающей средой и со смежными помещениями, теплообмен и нагревание ограждающих конструкций и другое.
Современные математические модели делятся на три вида -интегральные, зонные и полевые (дифференциальные). В математическом отношении вышеназванные модели характеризуются разным уровнем сложности. Наиболее простая в математическом отношении интегральная модель пожара представлена системой: обыкновенных дифференциальных уравнений. Искомыми функциями выступают среднеобъемные параметры состояния среды, а независимым аргументом является время.
Основу зонной модели пожара составляет совокупность нескольких систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Среднезонные параметры состояния среды в каждой зоне являются искомыми функциями, независимым аргументом является время, В общем случае искомыми функциями являются также координаты; определяющие положение границ характерных зон.
Наиболее сложна в математическом отношении полевая модель. Ее основу составляет система уравнений в частных производных. Искомыми функциями в этой модели являются локальные плотность и температура среды, скорость движения газа, концентрации компонентов газовой среды, оптическая плотность дыма (натуральный показатель ослабления света в дисперсной среде). Независимыми аргументами является координаты X, Y, 2 и время х.
Чтобы сделать научно обоснованный прогноз, обращаются к той или иной модели пожара. Выбор модели определяется целью (задачами) прогноза (исследования). Для заданных условий однозначности (характеристики помещения, горючего материала и т.д.) путем решения системы дифференциальных уравнений, которые составляют основу выбранной математической модели, устанавливают динамику ОФП.
Следует отметить, что даже при использовании интегральной модели пожара получить аналитическое решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений в общем случае невозможно.
В силу сказанного реализация вышеназванных методов прогнозирования возможна лишь путем численного решения системы, дифференциальных уравнений, присущих выбранному методу прогнозирования.
1. Методические указания к выполнению курсовой работы
1.1. Требования к оформлению
Курсовая работа должна состоять из пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка состоит из пояснительного текста, результатов расчетов в виде таблиц и графиков, а также чертежей и схем отражающих геометрические характеристики объекта и картину газообмена помещения при пожаре.
Текст и таблицы выполняются на писчей бумаге формата А4. Графики, чертежи и схемы выполняются карандашом или чернилами (фломастером) на листах плотной или миллиметровой бумаги формата А4. С правой стороны каждого листа рекомендуется оставлять свободное поле шириной 20 мм.
Разделы пояснительного текста, таблицы, графики и схемы должны иметь сквозную нумерацию арабскими цифрами.
Вся информация должна быть расположена на одной стороне каждого листа. Графики, чертежи и схемы помещаются после текстовой части работы и таблиц.
Весь материал должен быть сброшюрован и иметь плотную обложку. Форма титульного листа приведена в данном пособии. За титульным листом следует лист с оглавлением.
Графическая часть проекта должка состоять из одного листа формата А4, на котором:
Выполняется план и разрез рассматриваемого помещения.
На плане отмечаются место расположения горючего материала (ГМ), очаг загорания, площадь пожара на указанные в задании моменты времени.
На разрезе помещения указываются высота расположения плоскости равных давлений ( ПРД ) и схема газообмена в указанные моменты времени. При необходимости выполняется несколько разрезов помещения.
1.2. Порядок выдачи задания и исходные данные
Каждому слушателю указывается шифр варианта задания, состоящий из заглавной буквы русского алфавита, одной арабской цифры и одной римской цифры. Кроме того, указывается время года ("зима", "лето"). Например, вариант "А - 5 - II - лето".
Исходные данные для всех вариантов курсовой работы представлены в табл. 1, 2, 3, Данные, характеризующие физико-химические свойства горючего материала приведены в приложении 1.
В качестве исследовательского раздела курсовой работы ИРКР каждый обучающийся получает от преподавателя индивидуальную программу по расчету и анализу результатов какого-либо способа воздействия на динамику OФП, или по расчету и сравнительному анализу параметров пожара в начальной фазе его развития на базе зонной математической модели и т.п. В содержании программы ИРКР должны быть учтены особенности указанного в задании объекта.
1.3. Тематика программ иркр
Определить изменение положения ПРД и дальность видимости, если в процессе развития пожара будут открыты дополнительные проемы.
Определить изменение среднеобъемной температуры и положения ПРД при включении в заданный момент времени развития пожара механической вытяжки. Дать схему газообмена и описать обстановку в районе дверных проемов.
Определить изменения среднеобъемной температуры среды и концентрации кислорода при подаче в помещение инертного газа.
Определить изменения среднеобъемной концентрации токсичного газа и положения ПРД при включении механической подачи воздуха в помещение. Дать схему газообмена. Расход подаваемого воздуха и момент включения вентилятора задаются преподавателем.
На базе зонного метода моделирования пожара (MMП) определить время опускания припотолочного слоя нагретых газов до уровня верхнего края дверных проемов. Определить зависимость средних параметров состояния (температура, оптическая плотность дыма, концентрация токсичных газов) в припотолочной зоне от времени.
Определить критическую продолжительность пожара по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне) по формулам, приведенным на с. 16-17 ГОСТ 12.1.004-91 "Пожарная безопасность. Общие требования".
Значение коэффициента теплопотерь φ принять равным 0,55.
Дать сравнительный анализ полученных данных с результатами расчетов динамики ОФП на базе ММП. Объяснить, какая из нижеперечисленных причин привела к различию полученных результатов:
неправильно задано значение коэффициента теплопотерь;
неверно допущение о том, что воздух в помещение не поступает;
неверно допущение о том, что величина скорости выгорания
может не учитываться в материальном балансе пожара.
Исследовать влияние параметров ограждающих конструкций помещения на динамику ОФП в нем.
Определить необходимое время эвакуации из помещения, используя данные динамики ОФП.
Определить минимальную площадь дополнительно открытых проемов (дымовых люков, фонарей и т. д.), при которой к указанному моменту времени положение ПРД будет соответствовать требованиям СНиП 2.04.05-91.