Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Gaisru modeliavimui naudojamos programos

767 views

Published on

Published in: Engineering
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Gaisru modeliavimui naudojamos programos

  1. 1. Nerijus Tautvaišas Gaisrų modeliavimui naudojamos kompiuterinės programos
  2. 2. Modeliavimo tipai Gaisro modeliavimas Fizinis Matematinis Tikimybinis Apskaičiuojamas Lauko (CFD) modeliai Zonų modeliai
  3. 3. Fizinio modeliavimo pavyzdžiai
  4. 4. Empirinis / Zonų / CFD modeliai 1. Rankiniai skaičiavimai • Labai paprasta naudoti • Didelis neapibrėžtumas • Ribotas panaudojimas Dūmų sklidimo prognozavimo priemones galima suskirstyti į 3 grupes: 2. Zonų modeliai • Lengva ir paprasta naudotis • Apibrėžtos taikymo ribos • Galima modeliuoti keletą sujungtų patalpų 1. CFD modeliai • Sudėtingiausia • Reikalauja specialių žinių • Dėka ilgų skaičiavimų pateikia išsamiausius rezultatus Pvz.: Pvz.: CFAST, ASET, ASME Pvz.: FDS, Jasmine, Fluent
  5. 5. Zonų ir CFD modeliai •Leidžia įvertinti n-parametrų, kurie įtakoja gaisrą ir kaip jie sąveikauja •Leidžia matyti kaip gaisras veikia pastatą bėgant laikui •Dirbant su modeliu būtina žinoti jo galimybes ir apribojimus • Dviejų zonų modelis gerai tinka stačiakampei patalpai su horizontaliu stogu •Dviejų zonų modelis turi vieną skaičiuojamąją erdvę kiekvienam modeliuojamai patalpai
  6. 6. Zonų ir CFD modeliai (2) •Zonų modeliai nevertina gaisro sukeliamo slėgio pokyčio •Zonų modeliai nevertina gaisro augimo ir plitimo, gaisro vystymasis turi būti įvestas į modelį •Gaisras vertinamas kaip “taškinis šaltinis” • “Taškinis šaltinis” yra šilumos šaltinis, kuris neturi ryšio su liepsnų dydžiu ir forma “realaus” gaisro metu •Nėra vertinamas sklidimo laikas
  7. 7. Zonų ir CFD modeliai (3) •Karštam dujų sluoksniui bus nustatyta tik viena charakteristika – temperatūra •Tikrovėje dujų temperatūra prie lubų bus ženkliai aukštesnė nei karšto sluoksnio apačioje
  8. 8. Zonų ir CFD modeliai (4) •Lauko arba CFD modeliai turi galimybę modeliuoti įvairių formų ir matmenų patalpas ir/ar pastatus, kadangi modelis padalina pastatą/patalpą į daugybę tūkstančių ar šimtų tūkstančių “skaičiuojamųjų kubelių” •Be to CFD ganėtinai realistiškai ir detaliai atkuria degimo produktų (dujų) judėjimą ir sudėtį •Dujų temperatūra ir greitis nustatomi kiekvienam “skaičiuojamam kubeliui” labai mažais laiko intervalais •Todėl CFD modelis turi didesnę “rezoliucija” nei zonų modeliai
  9. 9. Zonų ir CFD modeliai (5) •Dėl didelio “skaičiuojamųjų kubelių” skaičiaus kiekvieną sekundės dalį gaunami tūkstančiai skaičių, todėl rezultatus apdoroti sudėtinga •Paprastai modeliai naudojami su kita programa, kuri gali skaičius pavaizduoti grafiškai •Vizualizacijos programos paprastai naudoja izopaviršius ir vektorius, kad aprašyti modelio rezultatus panašiai kaip temperatūros ir vėjo duomenys pateikiami per meteo prognozes •Tai padeda daug paprasčiau peržiūrėti duomenis ir juos interpretuoti
  10. 10. Kaip veikia CFD? CFD kompiuterio pagalba sprendžia matematines lygtis. Pagrindinės CFD modeliavimo ciklo dalys • Žmogus (analitikas), kuris suformuoja uždavinį • Mokslo žinios (modeliai, metodai) išreikštos matematiškai • Programinė įranga, kuri apima mokslo žinias ir turi išsamias instrukcijas (algoritmus) perduodamas • Kompiuteriui, kuris atlieka skaičiavimus • Žmogus, kuris patikrina ir taiko skaičiavimų rezultatus CFD apima fizikos, taikomosios matematikos ir kompiuterių mokslo sritis
  11. 11. CFD naudojimas gaisrinėje inžinerijoje CFD modeliavimas naudojamas: • Dūmų šalinimo sistemų projektavimui (taip pat sistemų su srautiniais ventiliatoriais) • Evakuacijos sąlygų įvertinimui • Temperatūrinių sąlygų gaisrinio skyriaus viduje nustatymui • Gaisrų tyrimui • Moksliniams tyrimams
  12. 12. FDS (Fire Dynamics Simulator)
  13. 13. Visuomeninės paskirties pastatas Pastato koridoriuose mechaninis dūmų šalinimas Dūmų zonos ilgis 74 metrai Dūmų zonos ilgis
  14. 14. FDS (Fire Dynamics Simulator) • Nagrinėjamas gaisro tūris padalinamas į daugybę mažų “kontrolinių” tūrių • Gaisro parametrai skaičiuojami kiekvieno kubelio viduje
  15. 15. Skysčių dinamikos modelis (CFD)
  16. 16. FDS (Fire Dynamics Simulator) • Detaliau nei zonų modeliai įvertina dujų srautų judėjimą ir daugelį kitų gaisro parametrų • Reiklus kompiuterio resursams: atminčiai, procesorių greičiui • Reikia daugiau laiko ir gilesnių gaisrinės inžinerijos žinių, kad parengti uždavinį, nustatyti vertinamus kriterijus ir atlikti rezultatų analizę
  17. 17. FDS patikimumas
  18. 18. FDS patikimumas
  19. 19. FDS patikimumas Oras pradedamas tiekti į patalpą
  20. 20. FDS kalibravimas Slėgis patalpoje pastovus
  21. 21. FDS kalibravimas
  22. 22. FDS galimybės Tipiniai dujų fazės išvesties duomenys • Temperatūra • Srauto greitis • Mišinio koncentracija (garai, CO2, CO, N2) • Optinė dūmų koncentracija ir matomumo riba • Slėgis • Šilumos išsiskyrimas tūrio vienete • Mišinio komponentų dalis • Dujų tankis • Vandens masė tūrio vienete
  23. 23. FDS galimybės Dydžiai nustatomi remiantis energijos balanso tarp dujinės ir kieto kūno fazių • Paviršiaus temperatūra • Vidaus temperatūra • Išskiriami/tenkantys spinduliuojamos ir konvekcinės šilumos srautai • Išdegimo greitis
  24. 24. FDS įvesties duomenys • Modeliuojamo objekto geometriniai matmenys • Numatyto uždegimo šaltinio vieta • Uždegimo šaltinio išskiriamas šilumos srautas • Gaisro apkrovos tipai ir dydžiai • Degimo reakcija ir jos savybės • Sienų, lubų, grindų ir baldų fizinės – šiluminės savybės, jų išdėstymas • Ventiliacinių angų dydžiai, išdėstymas, debitai, veikimo trukmė
  25. 25. FDS pranašumai • Išvengiama “perdėtų” gaisrinės saugos priemonių • Sumažinamas rizikos įvertinimo neįprastose erdvėse “konservatizmas” • Įvertinamas pasyviųjų gaisrinės saugos priemonių naudos – kainos santykis • Galima projektuoti “vienetines” (unikalias) saugos sistemas optimizuotas konkrečiam objektui
  26. 26. • Žmonių evakuacijos simuliacijoms skirtas evakuacijos modelis • Pilnai integruotas į FDS • Kiekvieną besievakuojantį vertina kaip atskirą individą FDS+Evac
  27. 27. • Gali būti naudojamas didelių minių ir spūsčių judėjimo modeliavimui • Įvertina besievakuojančių ir gaisro (degimo produktų) sąveiką realiuoju laiku, kas suteikia galimybę vertinti ryšį tarp gaisro sąlygų ir žmogaus elgesio • Besievakuojančių sprendimus įtakoja sociopsichologiniai aspektai tokie kaip artimų žmonių svarba ir vieta Evakuacija
  28. 28. • Geometrija: FDS efektyvumas sąlygotas jo tiesinės skaitmeninės geometrijos. Kai kuriose situacijose, kai geometrija nesutampa su stačiakampe, tai gali tapti apribojimu. • Sumažėjęs matomumas: Pritaikius eksperimentinius duomenis FDS apskaičiuota dūmų koncentracija naudojama lėtinant individų judėjimo greitį. Kadangi eksperimentų rezultatų spektras platus, FDS+Evac naudoja vidutines reikšmes kiekvienam individui. • Apsinuodijimas: Apsinuodijimo modelis grindžiamas eksperimentų pagrindu sukurta FED koncepcija, bet į didelę sklaidą tarp skirtingų žmonių neatsižvelgiama. Tuo tarpu, kai FDS tiksliai skaičiuoja dūmų judėjimą ir prognozuoja O2 lygį, ji kur kas prasčiau prognozuoja CO koncentraciją. Pažymėtina, kad HCN efektas ir toksinis CO2 efektas nėra modeliuojami. • Evakuacinio išėjimo pasirinkimas: Evakuacinio išėjimo pasirinkimo algoritmas yra sąlyginai paprastas. Į algoritmą neįtrauktos jokios socialinės sąveikos, minios elgesys. Individo durų pasirinkimas daugiau mažiau visiškai priklauso nuo vartotojo. • Aptikimo ir reagavimo laikai: Laikas nuo pavojaus identifikavimo iki evakuacijos pradžios užduodamas pagal vartotojo įvesties duomenis pagal nustatytus aptikimo ir reagavimo laiko pasiskirstymus. Papildomai prie vartotojo įvestyje nustatyto aptikimo laiko galima nurodyti vietinę dūmų koncentraciją, kuri sąlygotų gaisro aptikimą. FDS+Evac pritaikymas ir apribojimai
  29. 29. Ačiū už dėmesį Tel.: 8627 87111 el. p.: tau.nerijus@gmail.com

×