Computer simulations using complex numerical pyrolysis and suppression models

• Autorzy: Krasuski Adam , Krauze Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.3020

Warianty tytułu

PL

Symulacje komputerowe z wykorzystaniem zaawansowanych modeli numerycznych pirolizy i gaszenia wodą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article describes possibilities offered by the existing fire spread and fire suppression models available in the Fire Dynamics Simulator. A theoretical example was provided of a computer analysis using experimental models of pyrolysis and sprinkler models. One of the most important factors that affect results of building safety computer analysis if the heat release rate (HRR) obtained in the model. It may be defined in many ways in computer programmes. Use may be made of the basic method, i.e. a defined value of HRR may be entered, independently of simulation conditions. A more advanced method comprises calculation of HRR from the model by simulating pyrolysis processes. Selection of a method for modelling HRR also defines possibilities related to modelling effects of water suppression. Modelling fire suppression by water must take into account three most important elements: moving of water droplets through the air, transporting the water along the solid surface, and predicting the decreasing of the burning rate. The basic method is to modify HRR curve. More advanced methods allow the user to model decay phase depending on amount of water which reaches fire area.

PL

W niniejszym artykule zaprezentowano możliwości opracowanych modeli rozwoju pożaru i działania tryskaczy, które są dostępne w programie Fire Dynamics Simulator. Przedstawiono teoretyczny przykład analizy komputerowej z wykorzystaniem eksperymentalnych modeli pirolizy i gaszenia wodą. Jednym z najbardziej istotnych czynników mających wpływ na wyniki analizy komputerowej bezpieczeństwa budynku ma uzyskana w modelu szybkość uwalniania ciepła (z ang. Heat Release Rate, HRR). W oprogramówaniu komputerowym może być ona definiowana na wiele sposobów. Można skorzystać z podstawowej metody, czyli wprowadzić określoną wartość HRR, niezależną od warunków symulacji. Bardziej zaawansowany sposób to wyliczanie HRR z modelu poprzez symulowanie procesów pirolizy. Wybór metody modelowania HRR definiuje również możliwości w zakresie modelowania efektów gaszenia wodą. Modelowanie tłumienia ognia przez wodę musi uwzględniać opis trzech zjawisk: transport kropelek wody w powietrzu, przepływ wody wzdłuż stałej powierzchni oraz przewidywanie zmniejszenia się szybkości spalania. Podstawowy sposób to modyfikacja szybkości uwalniania ciepła lub założenie ograniczonej powierzchni pożaru. Bardziej zaawansowane metody pozwalają na modelowanie fazy gaszenia przez program, w zależności od ilości wody, która dociera do strefy spalania.

Słowa kluczowe

EN

pyrolysis modelling; modelling fire suppression; flame spread; CFD simulation; FDS

PL

modelowanie pirolizy; modelowanie gaszenia; rozwój pożaru; symulacje CFD; Fire Dynamics Simulator

• Wydawca: Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 74 (tom 2)
• Strony: 27--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krasuski Adam

• The Main School of Fire Service

autor

Krauze Andrzej

• The Main School of Fire Service

Bibliografia

• [1] McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Vanella M., NIST Special Publication 1019 Sixth Edition. Fire Dynamics Simulator User’s Guide, June 2018.
• [2] Yu H.Z., Lee J.L., Kung H.C., Suppression of Rack-Storage Fires by Water. In Fire Safety Science – Proceedings of the Fourth International Symposium, pages 901–912. International Association for Fire Safety Science, 1994. 89.
• [3] Madrzykowski D., Vettori R.L., A sprinkler fire suppression algorithm for the GSA engineering fire assessment system, Md.: National Institute of Standards and Technology, NISTlR 4833, Gaithersburg 1992.
• [4] Evans D.D., Sprinkler fire suppression algorithm for HAZARD, Md.: National Institute of Standards and Technology, NISTIR 5254, Gaithersburg 1993.
• [5] Pau D., A Comparative Study on Combustion Behaviours of Polyurethane Foams with Numerical Simulations Using Pyrolysis Models, Fire Engineering Research Thesis, Department of Civil and Natural Resources Engineering, University of Canterbury 2013.
• [6] Krauze A., Komputerowe modele rozprzestrzeniania się płomieni i gaszenia wodą w ocenie skutków rozwoju pożaru oraz skuteczności działania instalacji tryskaczowych, “Zeszyty Naukowe SGSP” 2019, No. 72(4).
• [7] McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K., NIST Special Publication 1019. Fire Dynamics Simulator (Version 5). User’s Guide, 2010.
• [8] McGrattan K., McDermott R., Hostikka S., Floyd J., Vanella M., Fire Dynamics Simulator, Technical Reference Guide. Volume 1: Mathematical Model, NIST Special Publication, 2018.
• [9] SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Fifth Edition. 2016.
• [10] https://github.com/firemodels/fds/wiki/FDS-Road-Map.
• [11] McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K., NIST Special Publication 1018-3 Sixth Edition. Fire Dynamics Simulator Technical Reference Guide. Volume 3: Validation, January 2017.
• [12] McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Vanella M., Weinschenk C., Overholt K., Fire Dynamics Simulator, Technical Reference Guide Volume 3: Validation. NIST special publication, 1019:20, 2013.
• [13] Krauze A., Możliwości praktycznego stosowania programów komputerowych w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego, na wybranych przykładach projektowych, Master dissertation, Main School of Fire Service, Warsaw 2011.
• [14] Kim M.E., Dembsey N., Engineering Guide for Estimating Material Pyrolysis Properties for Fire Modeling, WPI Project Final Report 28 September 2012.
• [15] Beji T., Ebrahimzadeh S., Maragkos G., Merci B., Numerical Modelling of the Interaction Between Water Sprays and Hot Air Jets – Part II: Two-Phase Flow Simulations, “Fire Safety Journal” 2018, Vol. 96.
• [16] Sikanen T., Vaari J., Hostikka S., Large scale simulation of high pressure water mist systems, “WIT Transactions on Engineering Sciences” 2013, Vol 79.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).