WYKORZYSTANIE WYBRANYCH NARZ

Ę

DZI

IN

ś

YNIERII BEZPIECZE

Ń

STWA PO

ś

AROWEGO

Cz

ęść

II

Marek Konecki

Szkoła Główna Słu

ż

by Po

ż

arniczej

2010

Modelowanie polowe (CFD)

• Computational Fluid Dynamics

• Co oznacza CFD

?

• Obliczeniowa (numeryczna) mechanika płynów

bazuj

ą

ca na równaniach opisuj

ą

cych przepływ

płynu, bilansu energii i masy.

• Na czym polega CFD

?

• Na numerycznym rozwi

ą

zywaniu układów

równa

ń

ró

ż

niczkowych b

ę

d

ą

cych

matematycznym opisem analizowanego
zjawiska.

Modele polowe pożaru

Cieplno-przep

ł

ywowa struktura środowiska pożaru

Ogólne równanie modelu polowego

•

Pierwszy

wyraz - zmiana opisywanego parametru w czasie w

obj

ę

to

ś

ci kontrolnej.

•

Drugi

wyraz - wpływ ruchu konwekcyjnego na obj. kontroln

ą

,

•

Trzeci

- wpływ dyfuzji.

•

Czwarty

- mo

ż

e opisywa

ć

m.in. w przypadku zachowania entalpii,

wymian

ę

ciepła poprzez promieniowanie

, z s

ą

siednimi komórkami.

Element ten odpowiada tak

ż

e za

opis wpływu sił wyporu

w równaniu

zachowania p

ę

du, czy

wpływu wyporu na mieszanie turbulentne

w

układzie równa

ń

k-

ε

.

•

Je

ż

eli zmienn

ą Φ

zast

ą

pimy przez

υ

x,

υ

y,

υ

z równanie jest

równaniem zachowania p

ę

du

, dla

Φ

=1 otrzymujemy równanie

zachowania masy,

a gdy

Φ

= h,

zachowania energii

całkowitej. Dla

Φ

=k powy

ż

sza zale

ż

no

ść

odnosi si

ę

do transportu energii

kinetycznej turbulencji i jej dyssypacji gdy

Φ

=

ε

.

•

φ

=f oznacza zachowanie składu mieszaniny a

Φ

=Yf

zachowanie

mas gazowych produktów

rozkładu i spalania.

( )

(

)

Φ

Φ

+















∂

Φ

∂

Γ

∂

∂

=

Φ

∂

∂

+

Φ

∂

∂

S

x

x

u

x

t

j

j

j

j

ρ

ρ

Warto

ś

ci ró

ż

nych stałych empirycznych c i

σ

s

ą

dobrze udokumentowane

do

ś

wiadczalnie.

µ

,

µ

t oznaczaj

ą

lepko

ść

dynamiczn

ą

i

lepko

ść

turbulentn

ą

.

Znaczenia zmiennych

Φ

, S

Φ

,

ΓΦ

podano w tablicy (model turbulencji RANS)

Okre

ś

lenie modeli numerycznych

• Wybra

ć

odpowiednie

modele fizyczne

(turbulencji, spalania, przemian fazowych itd.)

• Zdefiniowa

ć

własno

ś

ci materiałowe

• Okre

ś

li

ć

warunki pocz

ą

tkowe

• Okre

ś

li

ć

warunki brzegowe

dla wszystkich

brzegów analizowanego obszaru

• Przeprowadzi

ć

inicjalizacj

ę

oblicze

ń

• Ustawi

ć

zmienne dla kontroli solvera

• Ustali

ć

kryteria zbie

ż

no

ś

ci rozwi

ą

zania

Analiza wyników symulacji

• Analiza wyników słu

ż

y kontroli:

Poprawno

ś

ci rozwi

ą

zania oraz uzyskania

poszukiwanych danych

• Wizualizacje i animacje u

ż

ywane s

ą

do

okre

ś

lenia:

Pól przepływów

Zaburze

ń

przepływu

Rozkładu ci

ś

nienia

Zmian temperatury

Redukcji zasi

ę

gu widzialno

ś

ci

Wizualizacja

Symulator dynamiki po

ż

aru-FDS

Komputerowy polowy model pożaru symulujący przep

ł

yw

dymu/powietrza spowodowany pożarem, wiatrem, systemami
wentylacji etc.

thouse3_3Dsmoke.mpg

Modelowanie po

ż

aru przy

u

ż

yciu FDS

Pożary masowe (pożary rozlewisk, zbiorników,itp.)

Modelowanie po

ż

aru przy

u

ż

yciu FDS

Symulacja cieplno-przep

ł

ywowej struktury środowiska

pożaru w pomieszczeniu budynku

Symulacja po

ż

aru przy pomocy modelu wielostrefowego FAS 3D

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!