Podhod k matematičeskomu modelirovaniû razvitiâ i tušeniâ požarov, voznikaûŝih v kanalah različnymi sredstvami

• Autorzy: Kovalyshyn V. V.

Warianty tytułu

PL

Wstęp do matematycznego modelowania rozwoju i gaszenia pożarów w tunelach różnymi metodami

EN

The Approach to Mathematical Modelling of Fire Development and Its Extinguishing in Tunnels by Different Means

• Języki publikacji: RU

Abstrakty

PL

Cel: Celem pracy było opracowanie uniwersalnego modelu matematycznego, który pozwala wygenerować na komputerze graficzną prognozę skutecznego zastosowania jednej z pięciu możliwych metod gaśniczych: recyrkulacji gazów pożarowych, użycia proszku, mgły wodnej, mieszaniny parowo-gazowej lub piany na bazie produktów spalania. Stworzenie modelu było możliwe dzięki prawidłowościom odkrytym w procesach rozwoju i gaszenia pożarów w obiektach o dużej długości. Prawidłowości wykazano w drodze analizy teoretycznych i eksperymentalnych badań oraz uogólnionego podejścia do stosowania środków gaszenia pożarów w podłużnych kanałach. Metody: W pracy została wykorzystana kompleksowa metoda badawcza, uwzględniająca analizę i syntezę naukowo-technicznych osiągnięć w zakresie obliczeń wentylacji oraz obliczeń termicznych w czasie wybuchu pożaru w tunelu; matematyczne modelowanie ruchów ciepłych mas powietrza i aerologii z użyciem głównych zasad termodynamiki; symulacyjne modelowanie procesów rozprzestrzeniania strumieni gazowych i temperatury w izolowanej części tunelu kablowego w czasie recyrkulacji produktów spalania; wykorzystanie metod matematyki statystycznej w celu sprawdzenia miarodajności otrzymanych wyników. Wyniki: Opracowany został uniwersalny model matematyczny, algorytm oraz program obliczeń gazowych termodynamicznych parametrów spalania i gaszenia pożaru w odizolowanej części kanału z użyciem jednej z pięciu możliwych metod gaśniczych lub ich kombinacji. Model matematyczny czasowej dynamiki zawartości tlenu w ognisku pożaru i poza jego granicami został opracowany z użyciem metody numerycznej oraz równań różniczkowych opisujących niestacjonarny transport mas, które obliczane były metodą liczbową według układu kombinacyjnego (jawnego i niejawnego z jednakowym ciężarem właściwym) i zredukowane do systemu równań algebraicznych. Opracowany został algorytm i program obliczeń w programie komputerowym Excel zmian w czasie koncentracji tlenu w źródle pożaru i poza nim, dynamiki temperatury w źródle i w otaczających go masach. Wnioski: Podsumowano wyniki opracowania modelu matematycznego, odpowiadające wielu danym eksperymentalnym na temat rozwoju i gaszenia pożarów różnymi metodami w podłużnych kanałach. Opracowany został uniwersalny model matematyczny dający możliwość w przypadku zastosowania tego lub innego środka gaśniczego wyliczyć parametry intensywności i czasu jego oddziaływania podczas gaszenia źródła pożaru. Model pozwala również określić niezbędną ilość materiału gaśniczego. Otrzymane wyniki mogą pomóc w ocenie wybranego środka gaśniczego przy jednoczesnej wizualnej weryfikacji jego zalet i wad. Wyniki te można wykorzystywać przy tworzeniu planów usuwania sytuacji nadzwyczajnych.

EN

Objective: The objective of the research was to develop an universal mathematical model which could be displayed in a computer programme as a graphic forecast of the effectiveness of one of the five possible fire extinguishing methods, such as fire gas recirculation, the usage of powder, water mist, vapor-gas mixture or foam. Creation of the model was possible on the basis of the process of development and fighting fires in constructions of considerable length. Obtained by the general results of theoretical and experimental studies. The research was also based on the generalized approach to the use of firefighting equipment in elongated channels. Methods: The methods used in the analysis comprised a complex method of research which involved an analysis and synthesis of scientific and technological achievements in the field of ventilation and thermal calculations during a fire in the tunnel; the mathematical modelling of heat and mass transfer in accordance with basic laws of thermodynamics; simulation modelling of the gas flow and temperature distribution in the isolated area of a cable tunnel during recirculation of combustion products. For testing the reliability of the results we also used the statistical techniques. Results: As the result of the work we obtained the universal mathematical model, the algorithm and the program for calculating thermodynamic parameters of the process of gas burning and fire suppression in the isolated channel volume with the use of one out of five possible firefighting methods or their combination. Mathematical modelling of the temporal concentration of oxygen in the outbreak or beyond the fire was performed with the use of differential equations of unsteady mass transfer, which were solved numerically by the combined scheme and reduced to a set of algebraic equations. The algorithm and the programme for calculating in Excel the temporal concentration of oxygen and the dynamics of the temperature in the source of the fire and in the ambient array were developed. Conclusions: The authors recapped the results of the mathematical modelling which turned out to be equivalent to numerous experimental data on the development and extinguishing of fires in elongated channels. As a result the universal mathematical model for calculations of intensity and exposure time parameters as well as for determining the amount of fire-extinguishing material was created. The obtained results allow to evaluate the extinguishing agent and to verify visually its advantages or disadvantages. These results can be used in the preparation of emergency response plans and other documents.

Słowa kluczowe

PL

kanał; pożar; gaszenie; proszek; mgła wodna; piana; recyrkulacja; mieszanina parowo-gazowa; model matematyczny; gazy szlachetne

EN

channel; fire; fire extinguishing; powder; dispersed water; foam; recycling; water-vapor mixture; mathematical model; inert gases

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 4
• Strony: 37--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il.

Twórcy

autor

Kovalyshyn V. V.

• Lwowski Państwowy Uniwersytet Bezpieczeństwa Życia, Lwów, Ukraina

Bibliografia

• 1. Puzach S.V. Metody raschiota teplomassoobmena pri pozhare v pomeshchenii i ikh primenenie pri reshenii prakticheskikh zadach pozharovzryvobezopasnosti / S.V. Puzach. – M.: AGPS MChS Rossii, 2005. – 336 s.
• 2. Kovalyshin V. V., Zmina temperaturi u vidsikakh kabelnikh tuneliv u khodi zastosuvannia retcirkuliatciï produktiv gorinnia dlia gasinnia pozhezh / V. V. Kovalishin, S. Iu Dmitrovskii // Pozhezhna bezpeka : zb. nauk. pratc. – Lviv : LDU BZHD, 2007. – № 10. – S. 7 – 11.
• 3. Draizdeil D. Vvedenie v dinamiku pozharov / D. Draizdeil. – M. : Stroiizdat, 1990. – 424 s.
• 4. Termogazodinamika pozharov v pomeshcheniiakh / V. M. Astapenko, Iu. A. Koshmarov, I. S. Molchadskii, A. N. Shevliakov. – M. : Stroiizdat, 1988. – 448 s.
• 5. Dmitrovskii S. Iu. Rozrakhunok vitrati gazopovitrianikh sumishi v zamknutomu konturi / S. Iu. Dmitrovskii, V. V. Kovalishin, R. Ia. Lozinskii // Zb. nauk. pratc. – Lviv:LІPB, 2005. – #7. – S. 135-140.
• 6. Osipov S. N. Ventiliatciia shakht pri podzemnykh pozharakh/S. N. Osipov, V. M. Zhadan. – M. : Nedra, 1972. – 150 s.
• 7. Io Sudzuki. Issledovanie goreniia elektricheskogo kabelia vnutri ventiliatcionnogo kanala / Sudzuki Io, Khane Iosinari // Kasai. – 1978.– S. 22-30.
• 8. Puchkov S. I. Sposob tusheniia pozhara v kabelnom tunnele / S. I. Puchkov, A. A. Lebedev // Sredstva protivopozharnoi zashchity : sb. nauch. tr. – M. : VNIIPO, 1993. – S. 49- 61.
• 9. Iushchenko Iu. N. Avtomaticheskie ustanovki pozharotusheniia i lokalizatcii dlia gornykh vyrabotok shakht / Iu. N. Iushchenko, K. I. Lapin // Gornospasatelnoe delo : sb. nauch. tr. – Donetck : NIIGD, 2002. – S. 32-37.
• 10. Kovalishin V.V. Modeliuvannia kharakteru vplivu vognegasnogo poroshku na oseredok pozhezhі spіlno z retcirkuliatcієiu produktіv gorіnnia / V. V. Kovalishin // Problemy pozharnoi bezopasnosti. – Kh. : NUGZU, 2011. – Vyp. 30. – S. 113-122.
• 11. Kovalishin V.V., Metodika rozrakhunku parametrіv gasіnnia pozhezhі rіznimi zasobami pozhezhogasіnnia u protiazhnikh kanalakh (kabelnikh tuneliakh) / V.V. Kovalishin, I. N. Zіnchenko // Metodika DІTB Ukraїni. – Kiїv : Ukr-NDІTCZ, 2012. –25s.