Gorenje Nevarne snovi Teh. reševanje Gašenje Ostalo Ljubljanski gasilec
Slike gasilskih domovForumGalerijaO spletišču
Glavni meni
Prijava
Uporabniško ime:

Geslo:

samoprijava

Pozabljeno geslo?

Registrirajte se!
Iskanje
Kdo je online
10 uporabnik(-ov) online

člani: 2
gosti: 8

pilot, vidzs, več...
Članki :: Gorenje

Računalniški modeli in backdraft


Aleš Jug

Članek je prispeval g. Aleš Jug, ki v naši državi to področje strokovno najbolje pozna. G.Jug predava požarno varnost na fakulteti za varstvo pri delu. Trenutno je na specialističnem študiju na Islandiji, kjer dela doktorat iz te teme. Zahvaljujemo se mu za prispevek in mu želimo uspešno delo še naprej.

Milan Dubravac

Ob praktičnih izkušnjah z povratnim ognjem (backdraftom), ki smo jim priča gasilci, se stroka požarne varnosti ukvarja tudi z računalniškim modeliranjem - napovedovanjem razvoja tega pojava.

Računalniško modeliranje požarov je tudi na splošno v zadnjem času zelo moderno. Razlog za vedno bolj pogosto uporabo računalnikov pri analizah obstoječih ter napovedovanju razvoja morebitnih požarov je iskati v:
- dragih požarnih preizkusih,
- vedno bolj zmogljivih računalnikih,
- obilici uporabnih podatkov iz preteklih požarnih preizkusov in realnih požarov,
- vedno bolj detajlnem poznavanju dinamike razvoja požara v prostoru,
- zakonsko opredeljeni uporabi računalniških modelov pri načrtovanju požarne varnosti v objektih.

Na splošno se uporabljajo računalniški modeli dveh vrst. Prvi so ti. modeli con, kjer je prostor razdeljen na ti. hladno in vročo raven (cono).

Z računalniškim modelom con lahko izračunamo temperaturo v obeh ravneh, ocenimo lahko tudi višino dimne ravni ob požaru. Modeli con imajo vnaprej vnesene podatke za nekaj tipičnih goriv, tako da ima uporabnik pri delu s takšnim modelom kar veliko možnosti priti do ustreznega rezultata. Primer izpisa rezultata v grafični obliki je prikazan na sliki spodaj, kjer je prikazan potek razvoja temperature in višine dimne ravni.

Uporaba modelov con je za gasilce uporabna predvsem za napoved temperatur v zgornji vroči plasti, ko je na osnovi podatka o temperaturi možno napovedati verjetnost za nastanek požarnega preskoka (flash over). Modeli so uporabni tudi za napoved višine dimne ravni, pomembne za določitev časa evakuacije iz objekta.

Modeli con lahko povsem dobro tečejo na računalniku s procesorjem Pentium 1 z okoli 200 mHz.

Druga vrsta računalniških modelov so modeli polja. Ti razdelijo prostor na mrežo poljubne gostote. Opredelitev gostote mreže je odvisna od zmogljivosti računalnika, zahtev uporabnika programa ter konfiguracije prostora. Modeli na podlagi osnovnih zakonov mehanike fluidov izračunavajo temperaturo, tlak in hitrosti gibanja zraka v prostoru v odvisnosti od časa za vsak delček mreže posebej. Z uporabo grafičnih vmesnikov lahko spremljamo dogajanje v prostoru od vžiga preko požarnega preskoka do pojemanja požara.

Prednost modelov polja je v upoštevanju dinamike razvoja požara po prostoru, kar modeli con zanemarjajo. Uporabnik ima pri modelih polja veliko možnosti pri načrtovanju geometrije prostora, saj je s takšnimi modeli mogoče analizirati tudi razvoje požara po celotnem objektu (torej tudi razvoj požara iz mesta nastanka).

Modeli omogočajo spremljanje razvoja gorenja glede na vrsto goriv in količino zraka, potrebnega za gorenje. Večina modelov con upošteva popolno zgorevanje, pri modelih polja pa je učinkovitost zgorevanja posameznih vrst gorljivih materialov možno spreminjati.

Za zagon modelov polja so potrebni zmogljivi računalniki. Za enostavnejše in redkejše mreže (okoli 100.000 delcev v mreži) zadostuje računalnik s procesorjem okoli 2 GHz. Računski časi se gibljejo v razponu ene ure do nekaj dni. Izračun gostejših mrež (1.000.000 delcev v mreži in več) se ponavadi vrši na zmogljivejših računalnikih oz. ti. super računalnikih.

Navedena dejstva o modelih polja seveda narekujejo, da so modeli polja lahko omejeno uporabni tudi pri modeliranju povratnega ognja. Količino goriva, ki nastaja pri gorenju in velikost odprtin (faktor prezračevanja, ki je odvisen od razmerja med površino prostora in površino odprtin) lahko v modelih spreminjamo in tako v prostoru ustvarjamo pogoje za nastanek povratnega ognja. Primer grafičnega izpisa modeliranja požara ob nastanku povratnega ognja je prikazan na spodnji sliki. Analizirani prostor je velik 14x6x2,5 m. Požar se je po nastanku razvijal zelo hitro (ponazorili bi ga lahko s krivuljo t2). Ker je bil prostor dobro zaprt je za gorenje začelo primanjkovati zraka, kar se odraža z upadanjem količine toplote, ki se sprošča med gorenjem. Po 40 min. so se odprla vrata (odprtje vrat v modelu lahko enačimo z vstopom gasilcev v prostor) in količina toplote, ki se sprošča med gorenjem je izredno hitro narasla.

Do komercialno razširjene uporabe modelov in praktično uporabnih napovedi razvoja požara (s pojavi požarnega preskoka in povratnega udara) bo preteklo še nekaj časa.

V okviru evropske unije poteka v tem času projekt FIRE NET. Glavna naloga projekta je izdelati smernice in metode za uporabo računalniških modelov, uporabnih za uporabo med gasilci. Projekt se bo končal leta 2005 in le pričakujemo lahko, da bomo gasilci po tem času imeli tudi računalniško podprte modele za napoved nastanka povratnega ognja.

Aleš Jug

<< Šolanje gasilcev na Švedskem ali kaj je to realistično us... Vroči trening ali kako smo prenehali biti sterilna gasils... >>
API: ZS PDF Priljubljene Tiskanje | RSS | RDF | ATOM
Lastnik komentarja je objavljalec. Nismo odgovorni za njihovo vsebino.
© Gasilci.org. Vse pravice pridržane.