Оцінка ризику термічного ураження у випадку аварійного горіння

Abstract

UK: Постановка проблеми.Розглядається задача оцінювання ризику термічного ураження людей під час пожежі на залізничному транспорті. Ставиться задача визначення температурних полів під час пожежі та прогнозування на базі цієї інформації ризику термічного ураження людей. Мета роботи – розробка числової моделі для оцінювання ризику термічного ураження людей. Методика. Для моделювання процесу теплового забруднення атмосферного повітря використано двовимірне рівняння енергії. Поле швидкості повітряного потоку розраховується на базі гідродинамічної моделі безвихрових течій ідеальної рідини. Для числового інтегрування цього рівняння застосовується метод Річардсона. Для числового інтегрування рівняння енергії здійснюється розщеплення цього рівняння на два диференціальні рівняння. Перше рівняння описує поширення температури внаслідок руху повітряних мас. Друге рівняння описує поширення температури внаслідок теплопровідності. Для числового інтегрування першого рівняння використано неявну різницеву схему розщеплення. Для числового інтегрування другого рівняння застосовується метод Річардсона.Наукова новизна. Розроблено ефективну числову модель, що дозволяє методом обчислювального експерименту визначати ризик термічного ураження людей у разі виникнення пожежі в транспортному коридорі. Модель базується на числовому інтегруванні фундаментальних рівнянь гідроаеродинаміки та тепломасопереносу, яка дозволяє врахувати деформацію полів температури в повітрі внаслідок впливу різного роду перешкод.Практична значущість.Розроблена модель дозволяє прогнозувати динаміку зміни температурних полів у повітрі, що виникають під час пожежі. Модель може бути використана для серійних розрахунків з метою визначення зон ризику термічного ураження людей. Висновки.Створено код для проведення обчислювального експерименту на базі розроблених числових моделей, який дозволяє швидко, на комп’ютерах середньої потужності, розрахувати температурні поля, що формуються під час пожежі. На основі цієї інформації прогнозується ризик термічного ураження. Наведені результати обчислювального експерименту.

RU: Постановка проблемы. Рассматривается задача оценки риска термического поражения людей при пожаре на железнодорожном транспорте. Ставится задача определения температурных полей при пожаре и прогнозирования на базе этой информации риска термического поражения людей. Цель работы – разработка численной модели для оценки риска термического поражения людей. Методика.Для моделирования процесса теплового загрязнения атмосферного воздуха использовано двухмерное уравнение энергии. Поле скорости воздушного потока рассчитывается на базе гидродинамической модели безвихревых течений идеальной жидкости. Для численного интегрирования этого уравнения используется метод Ричардсона. Для численного интегрирования уравнения энергии осуществляется расщепление этого уравнения на два дифференциальных уравнения. Первое уравнение описывает распространение температуры вследствие движения воздушных масс. Второе описывает распространение температуры вследствие теплопроводности. Для численного интегрирования первого уравнения используется неявная разностная схема расщепления. Для численного интегрирования второго уравнения используется метод Ричардсона.Научная новизна. Разработана эффективная численная модель, позволяющая методом вычислительного эксперимента определять риск термического поражения людей при возникновении пожара в транспортном коридоре. Модель базируется на численном интегрировании фундаментальных уравнений гидроаэродинамики и тепломассопереноса, и позволяет учесть деформацию полей температуры в воздухе в результате воздействия разного рода препятствий. Практическая значимость. Разработанная модель позволяет прогнозировать динамику изменения температурных полей в воздухе, возникающих при пожаре. Модель может быть использована для проведения серийных расчетов с целью определения зон риска термического поражения людей. Выводы. Создан код для проведения вычислительного эксперимента на базе разработанных численных моделей. Разработанный код позволяет быстро на компьютерах средней мощности рассчитать температурные поля, формирующиеся при пожаре. На основе этой информации прогнозируется риск термического поражения. Представлены результаты вычислительного эксперимента.

RN: Problem statement. The task of assessing the risk of thermal damage to people in case of fire is considered. We consider a fire in the railway transport. The task is to determine the temperature fields in a fire and predict the risk of thermal damage to people based on this information. The purpose of the article. Development of a numerical model for assessing the risk of thermal damage to people.Methodology. To simulate the process of thermal pollution of atmospheric air, a two-dimensional energy equation is used. The air velocity field is calculated on the basis of a hydrodynamic model of irrotational flows of an ideal fluid. For the numerical integration of this equation, the Richardson method is used. For the numerical integration of the energy equation, this equation is split into two differential equations. The first equation describes the distribution of temperature due to the movement of air masses. The second equation describes the distribution of temperature due to thermal conductivity. For the numerical integration of the first equation, an implicit difference splitting scheme is used. For numerical integration of the second equation, the Richardson method is used.Scientific novelty.An effective numerical model has been developed that allows the method of computational experiment to determine the risk of thermal injury to people in the event of a fire in the transport corridor. The model is based on the numerical integration of the fundamental equations of hydroaerodynamics and heat and mass transfer. The model allows to take into account the deformation of temperature fields in the air due to the influence of various obstacles. Practical significance. The developed model allows to predict the dynamics of changes in temperature fields in the air that occur during a fire. The model can be used for serial calculations to determine areas of risk of thermal injury to humans. Conclusions. The code for carrying out computational experiment on the basis of the developed numerical models is created. The developed code allows you to quickly, on medium-power computers, calculate the temperature fields generated by a fire. Based on this information, the risk of thermal damage is predicted. The results of a computational experiment are presented.