Ocena wpływu aranżacji garażu na wynik symulacji CFD rozprzestrzeniania się dymu i ciepła

• Autorzy: Suchy P. T. , Węgrzyński W.

Identyfikatory

DOI

10.12845/bitp.52.4.2018.8

Warianty tytułu

EN

The Influence of the Arrangement of Passenger Cars in Indoor Car Parks on CFD Calculations

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Cel: Celem pracy jest przedstawienie wyników badań dotyczących określenia wpływu rozmieszczenia w przestrzeni garażu pojazdów osobowych w określonych miejscach parkingowych na uzyskane w symulacjach numerycznych CFD wartości parametrów fizycznych, w tym masowej koncentracji dymu oraz pola prędkości przepływu. Aby dokonać rozmieszczenia samochodów w sposób losowy, stworzono program komputerowy wykorzystujący metodę pseudolosowego doboru parametrów i lokalizacji pojazdów. Projekt i metody: Obliczenia numeryczne wykonane w ANSYS FLUENT v.14.5. Wyniki: Analiza wyników pozwala stwierdzić, że wielkości wirów dymu i gazów pożarowych oraz prędkości, jakie osiągają po uformowaniu się w obrębie garażu mają istotny wpływ na masową koncentrację dymu w analizowanym obszarze. W obliczeniach zaobserwowano również, że w przypadku scenariuszy uwzględniających taką samą liczbę pojazdów, istotny wpływ na sposób oceny ma fakt, w jakim miejscu zostaje ukształtowana główna struga powietrza dopływająca z szachtu nawiewnego.Wnioski: W przypadku garaży o skomplikowanym kształcie lub niskich (poniżej 2,9 m) rekomenduje się wykonanie dodatkowych obliczeń numerycznych uwzględniających różną liczbę i rozmieszczenie pojazdów w garażu. Wykonanie dodatkowych symulacji można ograniczyć do przypadków, w których zajętość miejsc parkingowych w garażu będzie wynosiła 0% (jedynie z samochodem, z którego inicjowany jest pożar), 40–50% i 100%. Podane obłożenie stanowisk wynika z przeanalizowanych serii obliczeń, gdy różnice w wynikach były najbardziej zauważalne i istotne w procesie oceny. Różnice w wynikach pomiędzy scenariuszami będą większe, gdy pożar będzie się rozwijał z większą mocą i w rezultacie wydzieli się więcej dymu i ciepła w przestrzeni garażu. Dlatego istotne jest, by w takim przypadku przed przystąpieniem do obliczeń numerycznych, dokonać oceny ryzyka wpływu zajętości miejsc postojowych na końcowe wyniki. Z przedstawionych w niniejszym opracowaniu symulacji wynika, że już przy pożarach rzędu 1,4 MW w początkowej ich fazie rozwoju istotnie mogą zmieniać się warunki panujące w garażu. W sytuacji, gdy prędkości na kratach nawiewu mechanicznego wynoszą ponad 2,5 m/s, a w najbliższej okolicy szachtu kompensacyjnego znajdują się zaparkowane pojazdy, wówczas obliczenia numeryczne należałoby wykonać dla pustego garażu, jak również dla scenariusza z samochodami zaparkowanymi w tych newralgicznych punktach. Uzyskane z takiej serii obliczeń wyniki mogą się znacząco różnić, więc zasadne jest, by w analizach uwzględniać tego rodzaju przypadki.

EN

Aim: The aim of this study is to present the results of research on the influence of the arrangement of passenger cars in specific parking spaces inside an indoor car park on the numerical values obtained in CFD simulations of physical parameters such as smoke density and air/smoke stream velocity. In order to distribute cars randomly, a computer program was developed using a pseudorandom method to determine the type of vehicle as well as the position of the car in the indoor car park. Project and methods: CFD calculations in Ansys Fluent 14.5. Results: On analysis, the results demonstrate that the size of vortices and their velocity after forming inside the indoor car park space have a significant impact on the mass concentration of smoke in the analysed area. In the course of the calculations, it was also observed that in comparing scenarios with the same number of vehicles, the method of assessment is significantly affected by the location of formation of the main air stream arriving from the air supply duct. Conclusions: In the case of indoor car parks with a complicated shape or low height, less than 2.9 m, it is recommended to perform additional numerical calculations taking into account different numbers of vehicles and their locations in the indoor car park. Additional simulations can be limited to cases where the occupancy of parking spaces in the indoor car park will be 0% (except for the car being the ignition source), 40-50% and 100%. The provided occupancy rates are based on the analysed calculation series, where the differences in the results were the most noticeable and significant in the assessment process.Scenario results will vary more if the fire curves initiated at the beginning have higher HRR and as a result more smoke and heat are released within the indoor car park. Therefore, in such cases, it is important to assess the risk of impact of the parking space occupancy rate on the results before proceeding to final numerical calculations. The simulations presented in this study demonstrate that at 1.4MW fires in the initial phase of fire development, the conditions prevailing in the indoor car park can change significantly. In a situation where the velocities on the mechanical ventilation grilles are over 2.5 m/s, and parked vehicles are located in the vicinity of the compensation inlet, it is important to perform numerical calculations for an empty indoor car park as well as for the scenario with cars parked at these crucial points. The results obtained from this series of calculations may vary significantly, so it is reasonable to include such cases in the analyses.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja pożarowa; garaże zamknięte; wentylacja strumieniowa; symulacje CFD

EN

CFD simulations; fire ventilation; indoor car park; thrust ventilation

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 52, iss. 4
• Strony: 118--139
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Suchy P. T.

• Instytut Techniki Budowlanej / Building Research Institute

autor

Węgrzyński W.

• Instytut Techniki Budowlanej / Building Research Institute

Bibliografia

• [1] Węgrzyński W., Tofiło P., Porowski R., Hand calculations, zone models and CFD – areas of disagreement and limits of application in practical fire protection engineering, SFPE 11th Conference on Performance –Codes and Fire Safety Design Methods, 2016, DOI: 10.13140/RG.2.1.4974.3604.
• [2] Hurley M.J., Gottuk D.T., Hall J.R., Harada K., Kuligowski E.D., M. Puchovsky, Torero J.L., Watts J.M., Wieczorek C.J. (red.), SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 5th ed., Springer New York, New York 2016, doi:10.1007/978–1–4939–2565–0.
• [3] Report BD2552 Fire Spread in Car Parks, Building Research Establishment, 2009, 2010.
• [4] Joyeux D., Kruppa J., Cajot L.–G., Schleich J.–B., van de Leur P., Twilt L., Demonstration of real fire tests in car parks and high buildings, Final Report, Komisja Europejska Luksemburg, 2002.
• [5] Janssens M.L., Development of a database of full– scale calorimeter tests of motor vehicle burns, Southwest Research Institute, USA 2008.
• [6] Collier P.C.R., Car Parks – Fires Involving Modern Cars and Stacking Systems, BRANZ Study Report, 2011.
• [7] Tilley N., Deckers X., Merci B., CFD study of relation between ventilation velocity and smoke backlayering distance in large closed car parks, “Fire Safety Journal” 2012, 48.
• [8] Deckers X., Haga S., Tilley N., Merci B., Smoke control in case of fire in a large car park: CFD simulations of full–scale configurations, “Fire Safety Journal” 2013, 57, 22–34, https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2012.02.005.
• [9] Partanen M., Heinisuo M., Car fires with sprinklers: a study on the Eurocode for sprinklers, [w:] Proceedings of International Conference in Prague 19-20 April 2013 Application of Structural Fire Engineering, F. Wald, I. Burgess, K. Horova T., Jana, J. Jirku (red.), Czech Technical University in Prague, Prague 2013.
• [10] Halada L., Weisenpacher P., Glasa J., Computer Modelling of Automobile Fires, [w:] Advances in Modelling of Fluid Dynamics, 2012, http://dx.doi.org/10.5772/48600.
• [11] BS 7346–7: Components for smoke and heat control systems. Code of practice on functional recommendations and calculation methods for smoke and heat control systems for covered car parks.
• [12] Magnusson S.E., Risk Assessment, [w:] Fire Safety Science – Proceedings of the Fifth International Symposium, Y. Hasemi, 1997, 41–58.
• [13] Tohir M.Z.M., Spearpoint M., Development of fire scenarios for car parking buildings using risk analysis, [w:] Fire Safety Science – Proceedings of the Eleventh International Symposium, 2014, 944–957.
• [14] The International Council on Clean Transportation, European Vehicle Market Statistics Pocketbook 2016/17, Berlin 2016.
• [15] Case No COMP/M.1406 – HYUNDAI / KIA, Regulation (EEC) no 4064/89 Merger procedure, 17.03.1999.
• [16] NEN 6098:2012 Rookbeheersingssystemen voor mechanisch geventileerde parkeergarages, 2012.
• [17] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, wraz z późniejszymi zmianami (Dz.U. 2002 Nr 75, poz. 690).
• [18] Węgrzyński W., Konecki M., Influence of the fire location and the size of a compartment on the heat and smoke flow out of the compartment, [w:] AIP Conf. Proc. 1922 (2018), 110007, http://dx.doi.org/10.1063/1.5019110.
• [19] ANSYS, ANSYS Fluent 14.5.0 – Technical Documentation, 2014.
• [20] Krajewski G., Węgrzyński W., The use of Fire safety Engineering in the design and commissioning of car Park Fire ventilation systems, BiTP Vol. 36 Issue 4, 2014, http://dx.doi.org/10.12845/bitp.36.4.2014.15.
• [21] Węgrzyński W., Krajewski G., Systemy wentylacji pożarowej garaży, [w:] Projektowanie, ocena, odbiór nr 493/2015, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2015.
• .[22] Węgrzyński W., Vigne G., Experimental and numerical evaluation of the influence of the soot yield on the visibility in smoke in CFD analysis, “Fire Saf. J.” (2017) 91, 389–398, doi:10.1016/j.firesaf.2017.03.053.

Uwagi

PL

Artykuł został opracowany w ramach prac statutowych ITB nr NZP-115.

EN

The article was written within statute works of Budilding Research Institue No. NZP-115.