МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ РАСЧЕТА ПОЖАРНОГО РИСКА В РАЗЛИЧНЫХ ЗДАНИЯХ

К количественным мерам возможности реализации пожарной опасности различных объектов относятся расчетные величины пожарного риска. Расчет пожарных рисков производится в соответствии с [1]. В данный период времени первенство в области создания двухзонных моделей и соответствующих компьютерных программ в целях выполнения расчета пожарного риска является программа CFAST, данный программный комплекс выполнен в США национальным институтом стандартов. [2]. Данная модель предусматривает деление на 2 объема в которых будет происходить измерение для каждого расчетного помещения объекта. В области каждой из зон температурные и различные поля каждой из газовых сред считают однородными.

В комплексе данного программного обеспечения уравнения отражают всю взаимосвязь процессов, которые происходят при пожаре, к которым относятся тепловыделение и другие.

Все процессы в модели могут быть описаны в терминах массовых и тепловых потоков. Используя определения плотности, внутренней энергии и состояния идеального газа, уравнения можно формулировать различными способами, которые эквивалентны физически, но отличаются вычислительными свойствами. Программа CFAST 6.1 [2] позволяет прогнозировать параметры продуктов горения: температуру, снижение видимости, концентрацию токсичных продуктов горения – и их распространение по зданию.

Многочисленные натурные пожарные испытания подтвердили, что двухзонные модели демонстрируют достаточно достоверную картину пожара: горячие дымовые газы скапливаются под потолком, образуя дымовой слой, а параметры внутри слоя отличаются незначительно по сравнению с различием параметров между верхним и нижним слоями.

Пример построения модели представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Пример построения модели в программном комплексе FDS

 

Математическая модель FDS основана на использовании дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих пространственно-временное распределение температуры и скоростей газовой среды в помещении, концентрации компонентов газовой среды (кислорода, продуктов сгорания и т. Д.), давления и плотности газов. Рисунок 2 показывает динамику движения людей по результатам моделирования.

 

Рисунок 2 – динамика движения людей в программном комплексе FDS

 

Решение осуществляется численным методом на основе компьютерной программы FDS. Результатом расчета в FDS становятся поля температур, скоростей, давлений, концентраций дыма и продуктов горения и других величин. Для визуализации данных расчета по FDS разработана программа Smokeview [9], которая предоставляет в наглядном виде поля температур и других параметров пожара, процесс распространения пламени и дыма.

Регистраторы устанавливаются для измерения пожарной опасности на путях эвакуации. Каждый регистратор представляет собой сложный измерительный прибор и состоит из нескольких датчиков (1 датчик на 1 метр регистратора). Датчик является точкой отсчета для измерения опасности возгорания (температуры, видимости, теплового потока, концентрации кислорода). Ниже представлены графики изменения пожарной опасности для самописцев. рисунок 3.

Рисунок 3 – графики изменения опасных факторов пожара для регистраторов в программном комплексе FDS

 

Программа PyroSim относится к коммерческому продукту (на территории Российской Федерации локализована, данный программный комплекс представляет компания «СИТИС»).

Итоги проведения расчет по различным сценариям приведены на рисунке 4.

 

Рисунок 4 – Сводные расчётные данные по сценариям (за исключением классов функциональной пожарной опасности Ф1.1, Ф1.3 и Ф1.4)

 

Существует ряд проблем, которые в настоящее время ограничивают возможность применения на практике полевых моделей прогнозирования пожаров на высоком уровне, к которым относятся отсутствие знаний которые проходят при процессах горения различных веществ и материалов. Вместе с тем стоит отметить, что использование полевых моделей достаточно перспективно и совершенствование данных технологий позволит вывести на достаточно высокий уровень процессы прогнозирования пожаров.