По будням с 08:00 до 18:00 МСК

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования

Известно, что если мощность горения задана с помощью скорости распространения пламени, то график мощности изменяется ступенчато, по мере охвата ячеек с горючей нагрузкой. Поэтому первые несколько секунд моделирования горение может не происходить. В связи с этим у пользователей иногда возникает вопрос, не нужно ли корректировать время начала эвакуации, чтобы компенсировать это отсутствие горения в начале моделирования.

Давайте разберемся.

Для тестирования мы выбрали одну из самых маленьких скоростей распространения пламени среди всех нагрузок в базе данных Ю.А. Кошмарова и пособия к методике: 0,0045 м/с в нагрузке «Административные помещения, учебные классы школ, ВУЗов, кабинеты поликлиник». Расчет выполнялся на стандартной сетке 0,25 м.

Модель состоит из двух помещений. Пожарная нагрузка задана вент.отверстием, занимающим весь пол помещения пожара. В каждом помещении располагается набор датчиков для измерения времени блокирования.

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №1

Было выполнено 3 расчета:

  1. «Базовый» расчет, с которым выполняется сравнение. Размер ячейки сетки в помещении пожара 0,05*0,05*0,125 м. Это обеспечивает практически гладкую кривую мощности пожара. Горение возникает в узле ячейки сетки, задана скорость распространения пламени 0,0022 м/с.
  2. Вариант 1. Горение возникает в узле ячейки сетки, задана скорость распространения пламени 0,0022 м/с.
  3. Вариант 2. Горение возникает в центре ячейки сетки, задана скорость распространения пламени 0,0022 м/с.

Графики мощности во всех трех расчетах:

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №2
  1. Красный график – базовый расчет. Мощность нарастает практически по квадратичному закону, дискретность графика не заметна.
  2. Зеленый график – вариант 1, горение начинается в узле ячейки сетки. На то, чтобы загорелись 4 соседние ячейки, требуется время:
Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №3

До этого момента горения не наблюдается, после этого момента гореть будут сразу 4 ячейки сетки.

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №4

На графике видно, что в начале расчета мощность оказывается меньше мощности квадратичного расчета, затем на некоторое время превышает его, затем снова оказывается меньше. Чем больше ячеек охвачено пламенем, тем более гладким и приближенным к квадратичному становится график.

3. Коричневый график – вариант 2, горение начинается в центре ячейки сетки. Первая ячейка начинает гореть сразу, соседние ячейки начинают гореть, когда пламя доходит до их центра. По графику видно, что в начале расчета мощность оказывается больше мощности квадратичного расчета, затем квадратичный расчет обгоняет, и так далее. Картина в целом та же, что и во втором варианте.

Результаты расчета (сплошная линия – базовый, пунктирная – вариант 1, штрих-пунктирная – вариант 2)

Дальность видимости:

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №5

Температура:

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №6

Концентрация кислорода:

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №7

Время блокирования по дальности видимости получается следующим:

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №8

Обратите внимание, что в качестве предельного значения по видимости мы принимаем значение 20 метров, «с запасом», хотя реальное значение будет равно максимальному размеру помещения, т.е. 5 метров для помещения пожара и 7 метров для смежного помещения.

Видно, что по дальности видимости блокирование во всех трех вариантах наступает практически одновременно, с разницей в пределах 5 секунд.

Время блокирования по концентрации кислорода:

Влияние «ступенчатости» графика мощности на время блокирования, изображение №9

По концентрации кислорода и остальным опасным факторам в помещении пожара базовый вариант блокируется раньше, тестовые позже. В смежном помещении блокирование наступает примерно в одно время. В целом различия между базовым и тестовыми вариантами составляет 3-10% (5-12 секунд).

Таким образом, время блокирования в разных тестовых вариантах может оказаться как меньше, так и больше базового, разница составляет 5-15 секунд в помещении пожара (при времени блокирования 85-90 секунд) и 3-5 секунд в смежном помещении (при времени блокирования 120-180 секунд).

Учитывая, что время начала эвакуации из помещения пожара подобного размера составляет 5-7 секунд и занимает порядка 10-15 секунд, такая разница во времени блокирования не повлияет на оценку безопасности эвакуации.

Может возникнуть еще один вопрос - что будет, если будет выбрана более крупная ячейка сетки, например, 0,5 метра? Что, если скорость распространения пламени окажется еще меньше? В таком случае время отсутствия горения может уже получиться значительным, сравнимым с временем блокирования. Этим уже никак нельзя пренебречь.

Разумеется, при увеличении размера ячейки сетки дискретность графиков увеличивается. Поэтому пользователь должен внимательно выбирать размер ячейки сетки, особенно в таких критически важных областях, как область возле источника пожара. Если скорость распространения пламени мала, это повод задуматься об уменьшении ячейки сетки.

Подведем итоги. Мы рассмотрели скорость распространения пламени 0,0045 м/с, характерную для большинства нагрузок из пособия к методике. Было выполнено сравнение тестовых расчетов на стандартной сетке 0,25 м с базовым расчетом на мелкой сетке, дающим гладкий график мощности.

Учитывая, что:

  1. в дискретном графике мощность горения оказывается то меньше, то больше гладкого графика базового расчета,
  2. несмотря на отсутствие горения в начале расчета, время блокирования получается примерно таким же, как в базовом расчете, с различием в несколько секунд,
  3. время блокирования при подобном размере помещения и подобной скорости распространения пламени существенно превышает время эвакуации людей из помещения,

мы не считаем необходимым корректировать время начала эвакуации.

Если вас все же сильно беспокоит отсутствие горения в начале расчета, используйте следующие рекомендации:

  1. Установите точку начала распространения пламени не в узле сетки, а центре ячейки сетки. Горение начнется сразу же, хотя вид графика по-прежнему останется дискретным.
  2. Правильно выбирайте размер ячейки сетки. При маленькой скорости распространения пламени уменьшите сетку возле очага пожара, чтобы уменьшить дискретность графика.

Написать отзыв
Пожалуйста авторизируйтесь или создайте учетную запись перед тем как написать отзыв