ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЖАРА С ПОМОЩЬЮ FIRE DYNAMICS SIMULATOR

Маркус Е. С. Численное моделирование пожара с помощью Fire Dynamics Simulator: учеб. пособие / Е. С. Маркус, А. Ю. Снегирев, Е. А. Кузнецов – СПб.: Издво Политехн. ун-та. – 2021. – 173 с.
Учебное пособие содержит разделы учебных дисциплин «Исследовательские проекты в области механики сплошных сред», «Физика горения и взрыва» и «Теория горения» бакалаврских и магистерских программ Высшей школы прикладной математики и вычислительной физики Института прикладной математики и вычислительной физики СПбПУ. Цель данного издания – помощь в практическом освоении расчётного кода Fire Dynamics Simulator (FDS), получившего широкое распространение в инженерной практике и предназначенного для прогнозирования развития пожаров в помещениях и в открытом пространстве. Обучение предусматривает выполнение трех расчётных заданий и проектной работы. Описание практических заданий сопровождается кратким изложением теоретических основ соответствующей области теплофизики пожара: нестационарной теплопроводности в твердом теле, диффузионного горения в условиях турбулентной естественной конвекции в неограниченном пространстве и в помещении с проемом. Читатель знакомится с режимами пожара в помещении и осваивает приближенные аналитические методы расчёта газообмена через проемы и температуры продуктов сгорания. Дано определение опасных факторов пожара, приведены их предельные значения и рассмотрена концепция проектного пожара. Приведен пример проектного пожара и расчета времени блокирования путей эвакуации. Пособие содержит значительное количество справочных данных. Предназначено для студентов, аспирантов, инженеров и научных работников, профессиональная деятельность которых связана с задачами пожарной безопасности.

Содержание
11 1. Основы работы с FDS
15 1.1. Краткое описание модели и расчётного кода
15 1.2. Перед началом работы
17 1.2.1. Необходимое программное обеспечение
17 1.2.2. Установка FDS на компьютер
17 1.2.3. Системные и аппаратные требования
19 1.2.4. Параллельные многопроцессорные вычисления
19 1.2.5. Дополнительные программы
20 1.2.6. Устранение проблем и поддержка пользователей
21 1.2.7. Вспомогательные материалы
21 1.3. Практическая работа с FDS
21 1.3.1. Группы параметров FDS
21 1.3.2. Пример fds-файла
23 1.3.3. Запуск расчета в однопроцессорном режиме
27 1.3.4. Визуализация результатов расчетов в Smokeview
29 1.3.5. Запуск расчета многопроцессорном режиме
31 1.3.6. Завершение и продолжение расчета
36 2. Нестационарная теплопроводность в плоском слое
38 2.1. Постановка задачи
39 2.2. Аналитическое решение
39 2.2.1. Термически толстый слой
43 2.2.2. Термически тонкий слой
45 2.2.3. Нагрев пластины при заданном тепловом потоке на поверхности. Тепловая теория воспламенения
47 2.3. Применение FDS
51 2.4. Порядок выполнения задания
61 2.5. Пример расчета
61 3. Турбулентное пламя в неограниченном пространстве
65 3.1. Постановка задачи
65 3.2. Турбулентное диффузионное пламя
65 3.3. Применение FDS
4 3.3.1. Эмиссия, перенос и поглощение теплового излучения
75 3.3.2. Расчетная область и расчётная сетка
77 3.3.3. Подготовка fds-файла
79 3.4. Порядок выполнения задания
84 3.5. Пример расчета
85 4. Турбулентное пламя в помещении с проемом
90 4.1. Постановка задачи
92 4.2. Теоретический анализ
95 4.2.1. Газообмен через проём
95 4.2.2. Температура горячего слоя
100 4.3. Применение FDS
107 4.3.1. Расчетная область и расчетная сетка
107 4.3.2. Подготовка fds-файла
108 4.4. Порядок выполнения задания
116 4.5. Пример расчета
117 5. Моделирование пожара в помещении
122 5.1. Опасные факторы пожара
122 5.2. Проектный пожар
123 5.2.1. Мощность тепловыделения
126 5.2.2. Образование сажи и угарного газа
132 5.2.3. Дальность видимости
134 5.3. Применение FDS
135 5.4. Порядок выполнения задания
139 5.5. Проектный пожар в помещениях вычислительного центра
140 5.5.1. Описание сценариев пожара
143 5.5.2. Результаты расчетов
144 Библиографический список
150 Список обозначений
6 Приложения
154 П1. Математическая модель FDS
154 П1.1. Модель газовой фазы
154 П1.1.1. Моделирование турбулентного течения
156 П1.1.2. Уравнение переноса энтальпии
5 П1.1.3. Поле скорости и давления
158 П1.1.4. Модель турбулентного горения
160 П1.1.5. Моделирование теплового излучения
162 П1.2. Модель твёрдой фазы
166 П1.2.1. Теплопередача в слое твердого материала
166 П1.2.3. Моделирование пожарной нагрузки
167 П2. Интернет-ресурсы