Россия
info@sibstroyekspert.pro
О компании
Услуги
Экспертиза проектной документации
ТЦА инвестиционных проектов и аудит обоснования инвестиций
Орган инспекции
Услуги органа инспекции
Что такое полевая модель в расчёте пожарного риска?
Полевая (CFD, Computational Fluid Dynamics) модель — это наиболее детальный метод математического моделирования развития пожара. Он основан на численном решении системы дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих законы сохранения массы, импульса, энергии и массы компонентов в каждом малом контрольном объёме пространства [1][3][5].
Основа модели
В основе полевых моделей лежат следующие уравнения [3][5]:
• Уравнение сохранения массы (неразрывности): описывает баланс массы в контрольном объёме.
• Уравнения сохранения импульса (Навье Стокса): учитывают силы давления, вязкости, гравитации и турбулентности.
• Уравнение энергии: учитывает конвективный и радиационный теплообмен, тепловыделение от горения.
• Уравнения сохранения химических компонентов: отслеживают концентрации кислорода, токсичных газов, дыма.
• Уравнение состояния идеального газа: связывает давление, температуру и плотность среды [3].
Для учёта турбулентности применяются дополнительные модели (k ε, k ω, LES), а для описания радиационного теплообмена — методы дискретных ординат или сферических гармоник [3].
Принцип работы
Пространство помещения разбивается на множество мелких контрольных объёмов (ячеек) — от тысяч до миллионов. Для каждой ячейки в каждый момент времени рассчитываются:
• температура;
• скорость и направление движения газов;
• концентрация кислорода и токсичных продуктов горения;
• оптическая плотность дыма;
• давление и плотность среды [1][3].
Расчёт выполняется пошагово по времени, что позволяет отследить динамику развития пожара с высокой точностью [3].
Когда применяется
Полевой метод используют, если интегральные и зонные модели не дают достаточной точности или неприменимы [1][3]:
1. Помещения сложной геометрической конфигурации: атриумы с галереями, многофункциональные центры со сложной системой вертикальных и горизонтальных связей [1].
2. Объекты с большим количеством внутренних преград: склады с плотной расстановкой стеллажей, производственные цеха с оборудованием [1].
3. Помещения, где один из размеров сильно отличается от других: тоннели, закрытые автостоянки большой площади, длинные коридоры [1].
4. Уникальные сооружения, для которых нет типовых решений: стадионы, концертные залы, музеи [3].
5. Расчёты с учётом работы систем противопожарной защиты: дымоудаления, автоматических установок пожаротушения, которые качественно меняют картину пожара [1].
6. Анализ распространения пожара по фасаду здания или между помещениями через проёмы [1].
Преимущества
• Высокая детализация: позволяет получить распределение всех ОФП в любой точке помещения и в любой момент времени [1][5].
• Универсальность: применима для любых геометрий и сценариев пожара [3].
• Учёт сложных физических процессов: турбулентность, радиационный теплообмен, горение различных материалов [3].
• Моделирование работы инженерных систем: дымоудаления, спринклеров, противопожарных занавесов [1].
• Точность для сложных случаев: атриумы, многоуровневые пространства, объекты с нестандартной планировкой [1].
Ограничения
• Высокие требования к вычислительным ресурсам: нужны мощные компьютеры и длительное время расчёта [1][5].
• Необходимость большого объёма исходных данных: точные характеристики горючей нагрузки, свойств материалов, параметров систем безопасности [3].
• Сложность настройки и верификации модели: требуется высокая квалификация специалиста [3].
• Чувствительность к качеству сетки: слишком крупные ячейки снижают точность, слишком мелкие резко увеличивают время расчёта [5].
• Трудности с моделированием крупномасштабных объектов из за ограничений по ресурсам [5].
Практическое применение
Полевые модели используются для:
• расчёта времени блокирования путей эвакуации с учётом реальной динамики ОФП [1];
• оценки эффективности объёмно планировочных решений и систем противопожарной защиты [3];
• анализа распространения дыма по вертикальным каналам и горизонтальным связям [1];
• обоснования отступлений от нормативных требований при разработке специальных технических условий (СТУ) [3];
• моделирования пожаров с нестандартными сценариями: распространение по фасаду, каскадное возгорание, воздействие на несущие конструкции [3].
Нормативная база
Применение полевых моделей регламентируется:
• приказом МЧС России от 14 ноября 2022 г. №1140 (приложение N 6, раздел VI) [3];
Заполните форму по ссылке ниже:
Мы в Telegram →
