pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTUpimi-229Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsДИНАМИКА ФАКТОРОВ ПОЖАРА, ДЕТЕКТИРУЕМЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЯМИ, В ЗАКРЫТОМ ПОМЕЩЕНИИ: МОДЕЛИРОВАНИЕDYNAMICS OF DETECTED FIRE FACTORS IN CLOSED COMPARTMENT: COMPUTER SIMULATIONНевдахВ. В.NevdakhV. V.

Адрес для переписки: Невдах В.В. Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь e-mail: psf@bntu.by

Адрес для переписки: Невдах В.В. Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь e-mail: psf@bntu.by

psf@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus20150912201562239248Copyright © Невдах В.В., 20152015Невдах В.В.Nevdakh V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/229

С помощью программы FDS выполнено компьютерное моделирование начальной стадии пожаров в закрытом помещении объемом ≈ 60 м3 с источником, расположенным на полу и на высоте 2 м. Моделировались пожары с различной скоростью роста по квадратичному закону. Быстроразвивающимся пожаром считался пожар, величина тепловыделения которого 1055 кВт достигалась за 100 с, медленноразвивающимся – за 500 с. Изучалась динамика тепловыделения и пространственных распределений температуры, затемнения и изменения давления воздуха – факторов пожара, детектируемых извещателями. Установлено, что зависимость тепловыделения от времени, начиная с момента возникновения пожара и до его затухания, состоит из двух этапов. На первом этапе, который происходит с нарастанием тепловыделения с заданной скоростью, пламенное горение происходит только в области источника. На втором этапе, который характеризуется нерегулярными пульсациями тепловыделения, пламенное горение происходит в разных местах слоя дыма из-за его самовоспламенения. Длительность второго этапа увеличивается при уменьшении скорости роста пожара и увеличении высоты расположения источника. Получено, что все пространство помещения может быть разделено по высоте на слои, характеризующиеся своими значениями температуры и затемнения воздуха, их градиентами и наличием в них областей самовоспламенения. Толщины этих слоев, градиенты температуры и затемнения в слоях зависят от скорости роста пожара и высоты расположения его источника. Также получено, что пространственные распределения температуры и давления воздуха имеют противоположные градиенты по высоте, величины которых зависят от скорости роста и высоты расположения источника пожара. Максимальное по величине изменение давления воздуха и максимальный обратный градиент по высоте этого изменения происходит при быстром пожаре с источником на полу.

Computer simulation of the initial fire stages in closed compartment with the volume of ≈ 60 m3 and with a burner on a floor and 2 m above floor have been carried using FDS software. Fires with different t 2 –power low heat release rates have been modeled. Fires which growth times to reach 1055 kW were 100 s and 500 s have been considered as fast and slow fires respectively. Dynamics of heat release rates and detected fire factors such as spatial distributions of air temperature, smoke obscuration and variations of indoor pressure have been studied. It has been obtained that dynamics of heat release rates of the initial fire stages in closed compartment consists of two stages. During the first stage the heat release rate is proportional to mass burning rate and flaming occurs only above a burner. At the second stage dynamics of heat release rates has a form of irregular in amplitude and duration pulsations, which are caused by self-ignition in the smoke layer. The compartment air volume may be layered with respect to the height and every layer has its oven temperature, smoke obscuration, self-ignition areas have been shown. The layer thickness, gradients of temperature and obscuration depend on a fire growth rate and on a burner height above floor have been concluded. The spatial distributions of air temperature and pressure variation have the opposite gradients on a height have been obtained. Maximal pressure variation and its gradient occurs under the fast fire with a burner on a floor have been obtained too. 

моделирование пожарапожарные извещателидинамика тепловыделениятемпература воздухазатемнениеfire simulationfire detectorheat release rate dynamicsair temperaturesmoke obscurationReferencesDrysdale, D. An introduction for fire dynamics / D. Drysdale. – Third edition. – Willey, 2011. –551 p.Drysdale D. An introduction for fire dynamics. Third edition. Chichester, Willey, 2011. 551 p.Кошмаров, Ю.Л. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении / Ю.Л. Кошмаров. – М. : Академия ГПС МВД России, 2000. – 118 с.Koshmarov Yu.L. Prognozirovaniye opasnykh faktorov pozhara v pomescheniyi [Danger factor forecasting of fire in premises]. Moskow, State fire academy of EMERCOM of Russia Publ., 2000. 118 p. (in Russian)Молчадский, И.С. Пожар в помещении / И.С. Молчадский. – М. : ВНИИПО, 2005. – 456 с.Molchadsky L.S. Pozhar v pomescheniyi [Fire in premises]. Moskow, All-Russian Scientific-Research Institute for Fire Pritection [VNIPO] Publ., 2005. 456 p. (in Russian)Ohlemiller, T.J. Smoldering combustion. Chapter 9 in SFPE Handbook of fire protection engineering / T.J. Ohlemiller. – 3rd Edition. – 2002. – P. 200–210.Ohlemiller T.J. Smoldering combustion. Chapter 9 in SFPE handbook of fire protection engineering. 3rd Edition, DiNenno, P. J.; Drysdale, D.; Beyler, C. L.; Walton, W. D., Editors. 2002. pp. 200–210.Experimental and theoretical model of flashover / P.G. Holborn [et al.] // Fire Safety Journal. – 1993. – Vol. 21, № 3. – P. 257–266.Holborn P.G., Bishop S.R., Drysdale D.D., Beard A.N. Experimental and theoretical model of flashover. Fire Safety Journal. 1993. vol. 21, no. 3. pp. 257–266. 6. Beard A.N., Draysdale D.D., Holborn P.G., and Bishop S.R. A model of instability and flashover. Journal of Applied Fire Science. 1994. vol. 4, no. 1. pp. 3–16.A model of instability and flashover / A.N. Beard [et al.] // Journal of Applied Fire Science. – 1994. – V. 4, № 1. – P. 3–16. 7. The effect of model parameters on the simulation of fire dynamics / W. Jahn [et al.] // Fire Safety Science. 2008. – V. 9. – P. 1341–1352.Jahn W., Rein G., Torero J.L. The effect of model parameters on the simulation of fire dynamics. Fire Safety Science. 2008. vol. 9. pp. 1341–1352.Novozhilov, V. Non-linear dynamical model of compartment fire flashover / V. Novozhilov // Journal of Engineering Mathematics. – 2010. – Vol. 67, № 4.– P. 387 400.Novozhilov V. Non-linear dynamical model of compartment fire flashover. Journal of Engineering Mathematics. 2010. vol. 67, no. 4. pp. 387–400.Невдах, В.В. Моделирование начального этапа стационарного пламенного пожара в закрытом помещении / В.В. Невдах, А.А. Антошин, И.Е. Зуйков // Наука и техника. – 2014. – № 3. – С. 28–35.Nevdakh V.V., Antoshin A.A., Zuikov I.E. Initial stage simulation of stationary flaming fire in the closed compartment. Nauka i Tekhnika, 2014, no. 3, pp. 28–35 (in Russian)Experimental and theoretical model of flashover / P.G. Holborn [et al.] // Fire Safety Journal. – 1993. – Vol. 21, № 3. – P. 257–266.Holborn P.G., Bishop S.R., Draysdale D.D. and Beard A.N. Experimental and theoretical model of flashover. Fire Safety Journal. 1993. vol. 21, no. 3. pp. 257–266.The effect of fuel quantity and location on small enclosure fires / I.R. Thomas [et al.] // Journal of Fire Protection Engineering. 2007. – Vol. 17, № 2. – P. 85–102.Thomas I.R., Moinuddin K.A.M., Bennets I.D. The effect of fuel quantity and location on small enclosure fires. Journal of Fire Protection Engineering. 2007. vol. 17, no. 2. pp. 85–102.Beard, A.N. Flashover and boundary properties / A.N. Beard // Fire Safety Journal. – 2010. – Vol. 45, № 2. – P. 116–121.Beard A.N. Flashover and boundary properties. Fire Safety Journal. 2010. vol. 45, no. 2. pp. 116–121.Experimental study on the burning behavior of pool fires in rooms with different wall linings / A. Poulsen [et al.] // Fire Technology. – 2012. – Vol. 48, № 2. – P. 419–439.Poulsen A., Jomaas G. Experimental study on the burning behavior of pool fires in rooms with different wall linings. Fire Technology. 2012. vol. 48, no. 2. pp. 419–439.Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical model, NIST Special Publication 1018-5 / K. McGrattan [et al.]. –Gaithersburg, MA, 2008. – 92 p.McGrattan K., Baum H., Rehm R., Mell W., McDermott R. Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical model, NIST Special Publication 1018-5. Gaithersburg, MA, 2008. 92 p.Forney, G. User’s Guide for Smokeview Version 5: A Tool for Vizualizing Fire Dynamics Simulation Data, NIST Special Publication 1017-1 / G. Forney. – Washington : U.S. Government Printing Office, 2008. – 142 p.Forney G. User’s Guide for Smokeview Version 5: A Tool for Vizualizing Fire Dynamics Simulation Data, NIST Special Publication 1017-1. Washington: U.S. Government Printing Office, 2008. 142 p.Experimental study on the burning behavior of pool fires in rooms with different wall linings / A. Poulsen [et al] // Fire Technology. 2012. V. 48, №2. P. 419 439.Experimental study on the burning behavior of pool fires in rooms with different wall linings / A. Poulsen [et al] // Fire Technology. 2012. V. 48, №2. P. 419 439.Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical model, NIST Special Publication 1018-5 / K. McGrattan [et al.]. –Gaithersburg, MA, 2008. – 92 p.Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical model, NIST Special Publication 1018-5 / K. McGrattan [et al.]. –Gaithersburg, MA, 2008. – 92 p.Forney, G. User’s Guide for Smokeview Version 5: A Tool for Vizualizing Fire Dynamics Simulation Data, NIST Special Publication 1017-1 / G.Forney. –Washington: U.S. Government Printing Office, 2008. – 142 p.Forney, G. User’s Guide for Smokeview Version 5: A Tool for Vizualizing Fire Dynamics Simulation Data, NIST Special Publication 1017-1 / G.Forney. –Washington: U.S. Government Printing Office, 2008. – 142 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.