Методы расчета тепломассообмена при пожаре для обоснования объемно-планировочных решений зданий и сооружений

• Автор: Казеннов, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение стр.

1. Современное состояние проблемы

1.1. Методы расчета тепломассообмена и динамики опасных

факторов пожара в помещении

1.2. Теоретические основы интегральных моделей

1.3. Теоретические основы полевых моделей

1.4. Расчет лучистого теплообмена

1.5. Расчет процесса газификации пожарной нагрузки

1.6. Расчет величины тепловых потоков в ограждающие конст

рукции
1.7. Выводы по первой главе и постановка задач исследования
2. Модифицированная интегральная модель расчета теп
2.1. ломассообмена при пожаре в помещении Основные положения
2.2. Основные уравнения
2.3. Математическое моделирование газообмена через проемы с
2.4. учетом неоднородности температурного поля Влияние неоднородности температурного поля на парамет
2.5. ры газообмена Метод численного решения дифференциальных уравнений
2.6. интегральной модели и методика расчета Выводы по второй главе
3. Полевая модель
3.1. Основные положения
3.2. Основные уравнения
З.З., Расчет турбулентного тепломассообмена
3.4. Расчет лучистого теплопереноса для произвольной оптиче
1 ской плотности газовой среды
3.5. Условия однозначности задачи
3.6. Метод численного решения дифференциальных уравнений
3.7. Тестовые расчеты
3.8 Выводы по третьей главе
4. Интегральнодифференциальная методика расчета тер
4.1. могазодинамики пожара в помещении. Основные положения интегральнодифференциальной ме
4.2. тодики расчета Среднеобъемные параметры
4.3. Параметры газообмена через проем
4.4. Нейтральная поверхность
4.5, Распределение давлений по высоте
4.6. Теплоотвод в ограждающие конструкции
4.7. Использование интегральнодифференциальной методики
4.8. при решении задач пожаровзрывобезопасности Расчет допустимой пожарной нагрузки из условия
4.9. достижения критической температуры Выводы по четвертой главе
, Заключение
, Список используемой литературы
Приложение. Акты внедрения результатов диссертации

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Рассмотрены особенности математического моделирования тепломассообмена при пожаре в помещении и динамика опасных факторов пожара в помещении. Проведен анализ существующих методов расчета газодинамики и тепломассобмена при пожаре в помещении. Выделены теоретические основы, достоинства и недостатки, а также области достоверного применения интегральных и полевых моделей. Проведен анализ существующих методов расчета лучистого теплообмена в газовой среде. Отмечены их достоинства и недостатки. Выделены методы учета влияния твердой фазы (дыма). Проанализированы методы расчета турбулентного тепломассообмена и трения в сложных термогазодинамических условиях. Рассмотрены дифференциальные и интегральные модели расчета характеристик пограничного слоя. Выделены основные подходы к математическому моделированию процесса газификации пожарной нагрузки. Приведено описание метода расчета величины тепловых потоков в ограждающие конструкции. В конце главы сделаны основные выводы и выполнена постановка задач исследования. Во второй главе приведено описание разработанной модифицированной интегральной математической модели при пожаре в помещении, позволяющей определить необходимое время эвакуации людей при пожаре. Приведены основные допущения и упрощения реальной физической картины пожара, а также дополнительные соотношения для расчета теплоотвода в ограждающие конструкции и процесса газификации горючего материала. Получены аналитические формулы для расчета параметров газообмена через проем с учетом неоднородности температурного поля по высоте. Проведено теоретическое исследование влияния неоднородности температурного поля на параметры газообмена. Показана область достоверного применения интегральной модели, в которой температура не меняется по высоте. Приведено описание интегральной модели расчета тепломассообмена при пожаре с учетом горения горючих жидкостей и двухмерного прогрева ограждающих конструкций. Приведены основные упрощения и допущения модели, а также дополнительные соотношения для ее замыкания. Описан метод численного решения замкнутых систем уравнений и их реализация на ПЭВМ. Приведена методика расчета тепломассообмена и динамики опасных факторов пожара при пожаре в помещении. В конце главы даны основные выводы. В третьей главе приведены основные положения и уточнения трехмерной полевой модели на случай произвольной оптической плотности газовой среды помещения во время эвакуации людей, описаны основные уравнения предложенной полевой модели. Описана используемая к-г модель турбулентности со стандартным набором эмпирических констант. Дано описание нового метода расчета лучистого теплообмена. Описаны условия однозначности: геометрические условия, физические условия, граничные условия и начальные условия. Приведен метод численного решения дифференциальных уравнений. Дифференциальные уравнения в частных производных решаются конечноразностным методом контрольных объемов по неявной схеме с помощью продольно-поперечной прогонки. Приведены тестовые расчеты. Представлены результаты сопоставления расчетов температурных и скоростных полей, а также параметров лучистого теплопереноса по предложенной полевой модели с экспериментальными данными, описанными в литературе. В конце главы приведены основные выводы. В четвертой главе приведены основные положения интегрально-дифференциальной методики расчета. Показано, что предложенная методика позволяет объединить достоинства интегральной и полевой моделей для обоснования и разработки объемно-планировочных решений с учетом обеспечения безопасной эвакуации людей. Представлены результаты численного исследования основных закономерностей тепломассообмена при модельном пожаре в помещении. Приведены характерные картины течения, поля температур, скоростей и давлений в объеме помещения. Описан и проведен анализ трехмерных эффектов газодинамической картины течения. Представлены характерные поля скоростей и давлений в плоскости открытого проема. Приведен расчет допустимой пожарной нагрузки из условия достижения критической температуры. В конце главы приведены основные выводы. В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.