Оптимизация действия систем пожаротушения при пожарах 
Приложение 4. Численное решение. Приложение 5. Параметры горючей нагрузки для... Оптимизация действия систем пожаротушения при пожарах 
Приложение 4. Численное решение. Приложение 5. Параметры горючей нагрузки для...

Оптимизация действия систем пожаротушения при пожарах => Приложение 4. Численное решение. Приложение 5. Параметры горючей нагрузки для жилых и нежилых помещений гражданских...

 
Пожарная безопасность - главная
Написать нам
ГОСТы, документы

 

Пожарная безопасность ->  Рекомендации ->  Оптимизация действия систем пожаротушения при пожарах -> 
1
2
3
4
5
6
7
8
текст целиком
 

Приложение 4

 

Численное решение

 

П.4.1. Замкнутая система уравнений приведенной в данной Методике математической модели может быть решена только численным способом. Современный уровень развития вычислительной техники и вычислительной математики позволяет разработать достаточно точные численные методы, в которых реализуются различные конечно-разностные схемы исходной системы уравнений. Применяется наиболее апробированный численный метод решения систем дифференциальных уравнений в частных производных - метод "контрольных объемов" [5.26], используемый в современных программных пакетах расчета на ПЭВМ прикладных задач газодинамики и тепломассообмена PHOENICS [5.29] и FLUENT [5.30].

П.4.2. Дифференциальные уравнения в частных производных, приведенные к "стандартному" виду (П.10), решаются конечно-разностным методом "контрольных объемов" по неявной схеме [5.26]. Для трехмерной задачи дискретный аналог уравнений имеет вид (рис. П.2):

 

аPFP = аEFE + аWFW + аNFN + аSFS + аTFT + аBFB + b, (П.44)

 

где: аE = DEA(|PE|) + [|-FE,0|];

аN = DNA(|PN|) + [|-FN,0|];

аT = DTA(|PT|) + [|-FT,0|];

аW = DWA(|PW|) + [|FW,0|];

аS = DSA(|PS|) + [|FS,0|];

аB = DBA(|PB|) + [|FB,0|]

точки T и В расположены аналогично в плоскостях YOZ и XOZ;

;

аP = аE + аW + аN + аS + aТ + аB + - SPDxDyDz;

b = SСDxDyDz + ;

- значение плотности на предыдущем шаге по времени, кг/м3;

- значение функции на предыдущем шаге по времени;

Dx, Dy, Dz - шаги вдоль осей OX, OY, OZ соответственно, м;

Dt - шаг по времени, с.

П.4.3. Используется функция А(|Р|) в следующем виде (схема со степенным законом изменения числа Пекле внутри контрольного объема):

 

; (П.45)

 

Операторы типа и означают, что при расчете используется большая из величин, разделенных запятой.

П.4.4. Число Пекле Р в выражении (П.45) определяется как отношение F и D, таким образом, Pе = Fe/De и т. д. Расходы F и проводимости D определяются следующим образом:

 

(П.46)

 

 

Рис. П.2. Шаблоны контрольных объемов:

а - для основных узлов конечно-разностной сетки;

б - для проекции скорости на ось ОХ;

в - для проекции скорости на ось ОY

 

П.4.5. В узлах представленного на рис. П.2, а шаблона конечно-разностной схемы определяются следующие физические величины: температура, плотность, давление, концентрации компонентов газовой среды, коэффициенты тепломассопереноса, теплофизические свойства среды, скорости генерации и диссипации кинетической энергии турбулентности. Для расчета составляющих скорости используется шахматная сетка, т.е. проекция скорости на ось ОY определяется на гранях контрольного объема s и n, перпендикулярных оси ОY (шаблон на рис. П.2, в), проекция скорости на ось ОХ определяется на гранях контрольного объема w и е, перпендикулярных оси ОХ (шаблон на рис. П.2, б), проекция скорости на ось OZ - на гранях контрольного объема b и Т, перпендикулярных оси OZ (контрольный объем определяется аналогично).

Таким образом, конечно-разностные уравнения для составляющих скорости (исходные уравнения (П.2¸П.4)) решаются на соответствующих различных контрольных объемах.

П.4.6. Учитывая, что при пожаре плотность газовой среды помещения существенно изменяется, необходимо использовать уравнение для определения поправки давления в "сжимаемой" форме:

 

, (П.47)

 

где: - поправки давления в соответствующих точках.

П.4.7. Поправочные формулы для проекций скорости имеют следующий вид:

 

; (П.48)

; (П.49)

; (П.50)

 

где:

величины с верхним индексом * означают текущие значения величины, а с индексом ' - поправочные значения;

dе, dn, dt -

величины, получаемые из соответствующих уравнений для компонентов скорости.

П.4.8. Расчёты проводятся на неравномерных конечно-разностных сетках (Dx = var, Dy = var, Dz = var) с переменным шагом по времени, определяемым из условия Куранта [5,26] для всех узлов конечно-разностной сетки:

 

, (П.51)

 

где: wа - локальная скорость звука, м/с,

kt < 1 - число Куранта.

П.4.9. Последовательность решения системы алгебраических -уравнений, приведенных к "стандартному" виду (П.44), является следующей:

1) задается приближенное поле давления р* = f(х, у, z) (например, давление во всех контрольных объемах равно атмосферному);

2) решаются алгебраические уравнения (П.44), соответствующие уравнениям движения (П.2¸П.4), для получения полей значений скоростей , и ;

3) решается уравнение (П.47) для определения поправки давления p' = f4(x, у, z);

4) рассчитывается скорректированное поле давлений p = p* + р';

5) проводится расчет составляющих скорости по формулам (П.48¸П.50);

6) находится решение алгебраических уравнений (П.44), соответствующих уравнениям неразрывности смеси (П.1) и ее отдельных компонентов (П.6), уравнению энергии (П.5), уравнений теплопроводности (П.11¸П.14), а также уравнений (П.19) и (П.20) k-e модели турбулентности, для определения полей других физических величин (температуры газовой среды и строительных конструкций, концентрации компонентов смеси газов, коэффициентов тепломассопереноса, теплофизических свойств);

7) представление скорректированного давления p как нового р* и возвращение к подпункту 2 настоящего пункта.

Процедура повторяется до тех пор, пока не будет получено сходящееся решение, т.е. отличие параметров газовой среды на соседних итерациях не превышает заранее заданного значения (например, |T(k + 1) - T(k)| < 0,01 К,

где: k + 1, k - номера текущей и предыдущей итераций).

П.4.10. Используется неявная конечно-разностная схема [5.26]. При этом система линейных алгебраических уравнений (П.44) решена методом продольно-поперечной прогонки [5.26]. При этом сначала производится решение для одного из выбранных направлений (например, вдоль оси ОХ) с помощью стандартного метода исключения Гаусса. Каждое уравнение системы приводится к виду:

 

аiFi = biFi+1 + сiFi-1 + di, (П.52)

 

где: i = 1, 2,..., Nx - номер точки конечно-разностной схемы вдоль оси ОХ.

Таким образом, физическая величина Fi связана с соседними значениями этой величины Fi-1 и Фi+1. Далее предполагается, что существует следующая зависимость:

 

Fi = aiFi+1 + bi, (П.53)

 

где: ai и bi - прогоночные коэффициенты.

Подставляя (П.53) в (П.52), получаем зависимость прогоночных коэффициентов ai и bi от ai-1 bi-1:

; (П.54)

. (П.55)

 

Значения a1 и b1 определяются из граничных условий:

 

a1 = b1/a1; b1 = d1/a1. (П.56)

 

Например, в случае граничных условий второго рода при прогонке вдоль оси ОХ для уравнения энергии (П.5) можно записать:

 

, (П.57)

 

где: -

градиент температуры по нормали к поверхности ограждающих конструкций на ее границе;

Т1, T2 -

температуры в центрах граничного и соседнего контрольных объемов;

Dх -

шаг вдоль оси ОХ.

Тогда, в соответствии с уравнениями (П.53) и (П.57) значения a1 и b1 равны:

 

; a1 = 1; . (П.58)

 

После этого, все прогоночные коэффициенты рассчитываются по формулам (П.54) и (П.55).

Далее из граничных условий на другой границе (i = Nx) определяется величина и по формуле (П.53) все остальные значения Fi. Например, при граничных условиях второго рода в случае прогонки вдоль оси ОХ (уравнение энергии (П.5)):

 

; , (П.59)

 

где: , -

температуры в центре граничного к поверхности и соседнего контрольных объемов.

Затем выполняется аналогичная прогонка вдоль двух других осей ОY и OZ с использованием в качестве значений Fi последних в итерационном смысле величин. Описанный алгоритм повторяется вдоль всех осей до тех пор, пока значения функции Fi на соседних итерациях во всех узлах конечно-разностной сетки будут отличаться друг от друга на заранее заданную величину.

П.4.11. Сложная геометрия конструкций и громоздких предметов в помещении задается блокированием в области твердых поверхностей контрольных объемов конечно-разностной сетки, используемой при численном решении на ЭВМ полевой модели, с помощью задания завышенной величины вязкости смеси газов: m = 1014 кг/(м·с).

 


Приложение 5

 

Параметры горючей нагрузки для жилых и нежилых помещений гражданских зданий

 

Наименование горючей нагрузки

Низшая

рабочая

теплота

сгорания

, МДж/кг

Линейная скорость распро-странения пламени, wлс, м/с

Удельная

скорость

выгорания

Yо,

кг/(м2·с)

Удельное

дымовы-

деление

Dопг,

Нп·м2/кг

Удельное

выделение

двуокиси

углерода

LСО2,

кг/кг

Удельное

выделение

окиси

углерода

LСО,

кг/кг

Удельное

потребле-

ние

кислорода

LО2,

кг/кг

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Здание 1-2 степени огнестойкости; мебель + бытовые изделия

13,8

0,0108

0,0145

270

0,203

0,0022

-1,03

2

Здание 1-2 степени огнестойкости; мебель + ткани

14,7

0,0108

0,0145

82

1,285

0,0022

-1,437

3

Здание 3-4 степени огнестойкости; мебель + бытовые изделия

13,8

0,0465

0,0344

270

0,203

0,0022

-1,03

4

Здание 3-4 степени огнестойкости; мебель + ткани

14,7

0,0465

0,0344

82

1,285

0,0022

-1,437

5

Здание 1 степени огнестойкости; мебель + ткани (0,75+0,25)

14,9

0,0125

0,0162

58,5

1,32

0,0193

-1,437

6

Здание 3 степени огнестойкости; мебель + ткани (0,75+0,25)

14,9

0,04

0,0162

58,5

1,32

0,0193

-1,437

7

Кабинет; мебель + бумага (0,75+0,25)

14,002

0,042

0,0129

53

0,642

0,0317

-1,161

8

Помещение, облицованное панелями ДВП

18,1

0,0405

0,0143

130

0,686

0,0215

-1,15

9

Административное помещение; мебель + бумага (0,75+0,25)

14,002

0,022

0,021

53

1,434

0,043

-1,161

10

Лекарственный препарат; этиловый спирт + глицерин (0,95+0,05)

26,6

-

0,033

88,1

1,912

0,262

-2,304

11

Общественные здания; мебель + линолеум ПВХ (0,9+1)

14

0,015

0,0137

47,7

1,478

0,03

-1,369

12

Библиотеки, архивы, книги, журналы на стеллажах

14,5

0,0103

0,011

49,5

1,1087

0,0974

-1,154

13

Сценическая часть зрительного зала; древесина

13,8

0,0368

0,0145

57

1,57

0,024

-1,15

14

Верхняя одежда; ворс, ткани (шерсть + нейлон)

23,3

0,0835

0,013

129

0,467

0,0145

-3,698

15

Резинотехнические изделия; резина, изделия из нее

36

0,0184

0,0112

850

0,416

0,015

-2,99

16

Окрашенные полы, стены; дерево + краска РХО (0,9+0,1)

14,1

0,0151

0,0145

71,3

1,47

0,0349

-1,218

17

Выставочный зал, мастерская; дерево + ткани + краска (0,9+0,09+0,01)

14

0,0163

0,0152

53

1,423

0,023

-1,218

18

Издательство, типографии

15,4

0,004

0,0061

41

0,771

0,169

-1,158

19

Каюта с синтетической отделкой; дерево + ткани + отделка

15,8

0,0177

0,015

133,5

0,845

0,0425

-1,249

20

Мебель; дерево + облицовка

14,4

0,0154

0,0135

84,1

1,55

0,0367

-1,288

21

Промтовары; текстильные изделия

16,7

0,0071

0,0244

60,6

0,879

0,0626

-2,56

22

Кабельный подвал/лоток; кабели АВВГ+АПВГ

30,7

0,0071

0,0244

521

0,65

0,1295

-2,19

23

Толуол

40,9

-

0,043

562

3,677

0,148

-3,098

24

Ксилол

41,2

-

0,09

402

3,657

0,148

-3,623

25

Бензин А76

43,2

-

0,0585

256

2,92

0,175

-3,405

26

Керосин

43,3

-

0,0415

438,1

2,92

0,148

-3,341

27

Дизельное топливо; соляр

45,4

-

0,0425

620,1

3,163

0,122

-3,368

28

Радиоматериалы; поли-(этилен, стирол, пропил), гетинакс

34,8

0,0137

0,0177

381

0,764

0,10

-3,312

29

Электротехнические материалы; текстолит, карболит

20,9

0,0125

0,0076

327

0,375

0,0556

-1,95

30

Теплоноситель; турбинное масло ТП-22

41,9

-

0,03

243

0,70

0,122

-0,282

31

Электрокабель АВВГ; ПВХ оболочка + изоляция

25

0,0071

0,0244

635

0,398

0,109

-2,19

32

Электрокабель АПВГ; ПВХ оболочка + полиэтилен

36,4

0,0071

0,0244

407

0,903

0,15

-2,19

33

Телефонный кабель ТПВ; ПВХ + полиэтилен

34,6

0,0022

0,0085

556

0,903

0,124

-2,19

34

Сырье для нефтехимии; нефть

44,2

-

0,0241

438

3,104

0,161

-3,24

35

Ацетон

29

-

0,044

80

2,293

0,269

-2,22

36

Этиловый спирт

27,5

-

0,031

80

1,937

0,269

-2,362

37

Лесопильный цех 1-3 степени огнестойкости; древесина

13,8

0,0396

0,0145

57

1,57

0,024

-1,15

38

Лесопильный цех 4-5 степени огнестойкости; древесина

13,8

0,0583

0,0145

57

1,57

0,024

-1,15

39

Цех деревообработки; древесина

13,8

0,022

0,0145

57

1,57

0,024

-1,15

40

Цех сушки древесины; древесина

0,138

0,0375

0,0145

57

1,57

0,024

-1,15

41

Производство фанеры; древесина + фанера (0,5+0,5)

16,1

0,0191

0,0117

80,5

1,055

0,072

-1,177

42

Штабель древесины; хвойный + лиственный лес

13,8

0,0585

0,0145

57

1,57

0,024

-1,15

43

Хвойные древесные стройматериалы; штабель

13,8

0,0585

0,0063

61

137

0,024

-1,15

44

Лиственные древесные стройматериалы; штабель

13,8

0,0585

0,014

53

1,57

0,024

-1,15

4S

Клееные стройматериалы; фанера

18,4

0,0167

0,0089

104

0,54

0,121

-1,205

46

Сырье для легкой промышленности; хлопок разрыхленный

16,4

0,0445

0,0213

0,6

0,57

0,0052

-2,3

47

Сырье для легкой промышленности; лен разрыхленный

15,7

0,05

0,0213

337

0,36

0,0039

-1,83

48

Сырье для легкой промышленности; хлопок + капрон (0,75+0,25)

15,7

0,028

0,0125

4,3

1,045

0,012

-3,55

49

Сырье для легкой промышленности; шерсть

21,8

0,028

0,02

164

0,715

0,0153

-1,759

50

Пищевая промышленность; пшеница, рис, гречиха и мука из них

17

0,005

0,008

1096

0,812

0,163

-0,968

51

Сырье и изделия из синтетического каучука

43

0,0143

0,011

212

1,408

0,15

-2,985

52

Склад льноволокна

15,7

0,071

0,0213

3,4

0,36

0,0039

-1,83

53

Склад хлопка в тюках

16,7

0,0042

0,0167

0,6

0,578

0,0052

-1,15

54

Склад бумаги в рулонах

15,1

0,005

0,008

41

0,6635

0,1077

-1,158

55

Провода в резиновой изоляции типа КПРТ, ПТ, ВПРС

37,8

0,005

0,1917

850

0,416

0,015

-2,99

56

Склад оргстекла (ПMMA)

26,4

0,008

0,0041

78

1,795

0,1266

-2,09

57

Кабель + провода 0,75 (АВВГ, АПВГ, TПB) + 0,25 (КПРТ, ПР, ШРПС)

33,5

0,0054

0,0622

612

0,655

0,0995

-2,389

58

Дерево + лаковое покрытие 0,95 древесина + 0,05 (ФЛ+РХО)

13,9

0,0151

0,0225

64,1

0,724

0,0205

-1,191

59

Автомобиль: 0,3 (резина, бензин) + 0,15 (ППУ, искусственная кожа ПВХ) + 0,1 эмаль

31,7

0,0068

0,0233

487

1,295

0,097

-2,64

60

Зал; 0,5 ДВП + 0,1 (ткань, искусственная кожа, ПВХ, ППУ) + 0,2 (дерево с покрытием)

16,2

0,0293

0,0123

175,6

0,817

0,041

-1,574

61

Тара: древесина + картон + полистирол (0,5+0,25+0,25)

20,71

0,01

0,018

155

0,97

0,094

-1,52

62

Упаковка: бумага +картон + поли (этилен + стирол) (0,4+0,3+0,15+0,15)

23,54

0,004

0,0132

172

0,679

0,112

-1,7

63

Индустриальное масло

42,7

-

0,043

480

1,07

0,122

-1,589

64

Вешала текстильных изделий

16,72

0,0078

0,0245

61

0,879

0,063

-2,56

65

Отделка; ковролин

15,397

0,021

0,013

150

1,225

0,207

-2,55

66

Мебель + бумага (0,8) + ковровое покрытие (0,2)

14,28

0,034

0,0129

72,4

0,759

0,068

-1,439

67

Занавес зрительного зала кинотеатра

13,8

0,05

0,0115

50

0,203

0,0022

-1,03

 


1
2
3
4
5
6
7
8
текст целиком

 

Краткое содержание:

ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ

МОСКОМАРХИТЕКТУРА

РЕКОМЕНДАЦИИ

по оптимизации действия систем пожаротушения,

дымоудаления и вентиляции при пожарах

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ДЕЙСТВИЙ СИСТЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ, ДЫМОУДАЛЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРИ ПОЖАРАХ

4.1. Основные положения по расчету

4.2. Моделирование действий систем пожаротушения

4.3. Моделирование действий систем механической вентиляции и дымоудаления

4.4. Рекомендации по проведению расчетов

5. ССЫЛКИ НА НОРМАТИВНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ И ТЕХНИЧЕСКУЮ ЛИТЕРАТУРУ

Приложение 1

Термины и определения

Приложение 2

Коэффициенты и постоянные физические величины, используемые в расчетах

Приложение 3

Математическая модель

Таблица П.1

Параметры и коэффициенты уравнения (П.10)

Приложение 4

Численное решение

Приложение 5

Параметры горючей нагрузки для жилых и нежилых помещений гражданских зданий

Приложение 6

Теплофизические свойства материалов конструкций

Приложение 7

Степень черноты поверхностей ряда материалов

Приложение 8

Величины огнетушащих концентраций

СОДЕРЖАНИЕ

Рейтинг@Mail.ru