Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A model of fire growth intended for commanders of rescue and firefighting operations

Konecki M., Gałaj J.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2018

|

Nr 68 (tom 4)

7--31

EN

The article presented is the first of a series of publications showing the results of studies on the design of model description of development and extinguishing of internal fire. An analytical model of fire growth for a single room with vents is presented. Using the model it is possible to calculate such variable parameters of fire environment as the height of the flame, the temperature of the gas in the hot room, the position of the upper layer above the floor level, visibility range in the smoke and others. In addition, the model allows to determine the appearance times of symptoms of non-linear fire effects (e.g. flashover), with the onset of these effects, as well as the duration of the various fire phases. The developed model of fire growth, can be ultimately implemented in the form of a computer program working in real time, which is currently under preparation. The proposed fire development model can be used either to train the rescue and fire commanders on the simulator or to apply on portable computers during real firefighting operation, after developing appropriate computer program.

PL

Artykuł jest pierwszym z cyklu publikacji przedstawiających wyniki badań, dotyczących konstrukcji modeli opisu rozwoju i gaszenia pożaru wewnętrznego. W pracy zaprezentowano analityczny model rozwoju pożaru dla pojedynczego pomieszczenia z otworami wentylacyjnymi. Za pomocą modelu możliwe jest obliczanie zmiennych w czasie parametrów stanu pożaru, takich jak m.in. wysokość płomienia, temperatura gazu w warstwie gorącej w pomieszczeniu, położenie górnej warstwy nad poziomem podłogi, zasięg widzialności w dymie. Ponadto model umożliwia określenie czasów pojawienia się symptomów nieliniowych efektów pożaru (np. rozgorzenia), wraz z początkiem tych efektów, a także czasu trwania poszczególnych faz pożaru. Opracowany model rozwoju pożaru może być docelowo zaimplementowany w postaci programu komputerowego pracującego w czasie rzeczywistym, który obecnie jest w przygotowaniu. Proponowany model rozwoju pożaru przeznaczony jest do szkolenia dowódców akcji ratowniczo-gaśniczych na symulatorze, jak i do zastosowania bezpośrednio podczas działań w warunkach rzeczywistych, po opracowaniu odpowiedniego programu komputerowego.

2

Przegląd hybrydowych modeli pożaru

Gałaj J., Oleksy M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2013

|

Nr 4

79--92

PL

Cel: Celem niniejszego artykułu jest omówienie oraz ocena hybrydowych modeli pożaru, które zostały opracowane na świecie w ostatnich kilkudziesięciu latach. Wprowadzenie: Modelowanie pożarów przy użyciu komputera miało swój początek w latach 80-tych. Od tej pory aż do dzisiaj powstało kilkaset różnych modeli, poczynając od najprostszych integralnych poprzez strefowe do najbardziej złożonych polowych wykorzystujących technikę CFD (Computational Fluid Dynamics). Ze względu na bardzo długi czas obliczeń, jaki jest wymagany w przypadku modeli polowych (przy prostszych obiektach jest to średnio kilkadziesiąt godzin dla jednego scenariusza, przy bardziej złożonych nawet kilkaset), w końcu lat 90-tych zaczęto opracowywać koncepcję modeli, których dokładność byłaby znacznie większa niż modeli strefowych, natomiast czas obliczeń byłby istotnie krótszy. Takim przykładem mogą być hybrydowe modele pożaru. Metodologia: Artykuł zawiera podstawowe informacje na temat aktualnie dostępnych na świecie modeli hybrydowych. Omówiono w nim: model komórkowy Chowa wykorzystujący rozpowszechniony model strefowy CFAST, modele FASIT i FAS3D, które uwzględniają dodatkową warstwę mieszania, model wielowarstwowy Suzuki, w którym zastosowano podział pomieszczenia na n poziomych warstw o tej samej wysokości, model mieszany Hua wykorzystujący kombinację modeli strefowych i polowych. Biorąc pod uwagę ogólne wymagania, jakie powinny spełniać modele pożarów, w pracy zamieszczono ocenę poszczególnych modeli hybrydowych, a także próbę ich porównania ze sobą. Na końcu zamieszczono podsumowanie rozważań i kilka ogólnych wniosków z nich wynikających. Wnioski: Na podstawie przeprowadzonej oceny można stwierdzić, że obecnie istniejące modele hybrydowe nie są w stanie w pełni zastąpić modeli polowych opartych na technice CFD. Aby było to możliwe, należy jeszcze włożyć wiele pracy w ich rozwój, a w szczególności uwzględnić m.in. następujące zagadnienia: zmianę parametrów pożaru w każdej komórce, uniwersalny model gaszenia przy pomocy tryskaczy, dysz mgłowych lub prądownic, wpływ pożaru na konstrukcję budynku, możliwość wpływania użytkownika na dokładność otrzymanych wyników, a tym samym czas obliczeń, określenie bieżącego zapotrzebowania na tlen i wpływu jego stężenia na proces spalania oraz zastosowanie odpowiedniego modelu turbulencji.

EN

Purpose: The main purpose of this article is to describe and evaluate of hybrid fire models which have been developed all over the world in the last several decades. Introduction: Computer modeling of fires was introduced in the early eighties. Several hundred fire models have been created till now from the simplest integral to the most complex field one, using CFD (Computational Fluid Dynamics) technique. Field models require very long time for single simulation (the simpler objects need often about several dozen hours for simple scenario and even hundred hours for more complex scenarios). That was the main reason for appearance of a new idea in modeling of fires. Several hybrid models have been carried out in the end of nineties and in the beginning of this century. Its accuracy was comparable with field models, but time needed for single fire scenario was significantly shorter. Methodology: This article contains basic information on hybrid models and includes their evaluation. One of the first models was a result of work made by Charters and McIntosh on Leeds University (England), which effected in FASIT program created for studying of fires in tunnels and FAS 3D being a three-dimensional version of the first one (fires in compartments). CFD modeling elements were used in this program and each gas layer was divided into the grid of control volumes. For the first time, the mixing zone was separated into upper and lower zone. Obtained model has both main features of the field and zone models, what enables to simulate the gas fire environment in compartments more precisely than with the typical zone model without the need of performing long and expensive calculations. In turn, Chow proposed a method of using the existing CFAST tool for larger compartments. He divided the analyzed volume into several smaller cells (he examined cases with 3, 9 and 15 cells), and then, for each one of them he used the same approach as for single compartment. In 2002, Suzuki et al. proposed a modified multilayer model. He divided single compartments into horizontal layers with equal heights and determined the same parameters for each one of them using the equations following from mass and energy conservation laws. Another approach to the hybrid model was proposed by Hua et al. They used a combination of field and zone models to simulate and analyze the fire smoke propagation in multistorey building. It was assumed that in compartments with more complex fire dynamics, that is, i.e. with a fire source, the calculation mechanism would be consistent with the field model, while in compartments where the hot and cold zones are determined more clearly (i.e. corridors, compartments located farther from the fire source), the zone model should be used. Conclusions: Article presents several characteristics which show time curves of under-ceiling layer thickness achieved for the proposed model and for the typical zone and field models. Last of the mentioned solutions seems to be very interesting, but even in compartments with simpler fire dynamics where the zone model was used, unpredictable processes can occur (i.e. unsteady flows, local whirls). They can result in considerable spatial differences of calculated parameters, such as: temperatures, pressures, gas concentrations, etc. Based on the evaluation and comparison of discussed hybrid models one can claim, that neither of them doesn’t meet all requirements. There is still a lot of work that should be done on these models to improve them by consideration of the following aspects: changes of fire parameters in every cell, turbulence model, application of universal model of extinguishing systems including sprinklers, mist heads and nozzles, affecting of fire on building construction, possibility for user to influence on the calculation accuracy, determining of actual oxygen consumption and influence of different factors on combustion and pyrolysis process.

3

Modelowanie rozwoju pożaru w mieszkaniach przy użyciu programu CFAST

Tuśnio N., Saleta D.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2012

|

Nr 2

37-44

PL

W artykule przedstawiono wykorzystanie programu CFAST do modelowania rozwoju pożaru mieszkania, który miał miejsce 9 czerwca 2010 roku w Bytomiu. Konsekwencją szybkiego rozwoju pożaru były tragiczne skutki tego zdarzenia. Uzyskane wyniki są w znacznym stopniu zbieżne z faktycznym przebiegiem pożaru. Przedstawiony tok obliczeń jest przydatny w trakcie modelowania przebiegu pożarów w pomieszczeniach mieszkalnych. W przeprowadzonych badaniach odnotowano dobrą zgodność obliczonego położenia warstwy gorącej ze stanem faktycznym zarejestrowanym na zdjęciu kamienicy w czasie pożaru. Obliczenia wykazały obniżenie się warstwy gorącej w pokoju do poziomu 2,18 m, natomiast zdjęcie obrazuje wydobywanie się dymu na wysokości górnej części okna. Dostępne materiały fotograficzne przebiegu pożaru i śladów popożarowych (okopcenia, stopienia i nadpalenia materiałów wyposażeniowych i wykończeniowych) stanowią dobrą bazę do weryfikacji założonego scenariusza pożaru i wprowadzonych danych wejściowych. Nie osiągnięto zgodności obliczonego stężenia tlenku węgla w pokoju ze stwierdzoną przyczyną zgonu znajdującego się w tym pomieszczeniu lokatora. Użyty model pożaru nie został zaprojektowany z przeznaczeniem do badania pożarów z początkową fazą w postaci spalania bezpłomieniowego tak, jak miało miejsce w przypadku przedmiotowego pożaru.

EN

The paper presents the application of CFAST to model the apartment fire spread that occurred on 9th June, 2010 in Bytom. The consequences of the rapid growth of fire were tragic. The results obtained are largely consistent with the real fire spread. The presented calculation procedure is useful in dwelling fire modeling. Good agreement of the calculated position of the hot layer with the field observations is achieved. Calculations have shown the hot layer decreasing in the room to the level of 2.18 m, while the picture of the building during fire shows the extraction of smoke at the top of the upper window, Available photographic materials and traces of fire spread (fume stains, melt of dwelling equipment) are a good basis for the verification of the assumed fire scenario and assumed input data. There has been no compliance of the calculated concentrations of carbon monoxide with a known cause of death occupant found in the room. The reason is that applied fire model was not designed for initial phase of fire in the form of flameless combustion simulation, as in the case of the presented fire.