Глава 6. Дифференциальные (полевые) математические модели пожара в помещении..................................................................................................................88

Заключение................................................................................................................94

Литература................................................................................................................95

Приложение...............................................................................................................96

В связи с переходом многих стран мира к гибкому объектно-ориентированному противопожарному нормированию математическое моделирование пожаров становится определяющим звеном при решении различных задач пожарной безопасности. Федеральное законодательство, в частности, ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [1] и Федеральный закон «О техническом регулировании» [2], обеспечивают законодательную базу для реализации на практике принципа гибкого нормирования.

Вопрос точности и надежности метода расчета тепломассообмена является ключевым в обеспечении безопасности людей, при выборе параметров и мест размещения детекторов раннего обнаружения и диагностики возгорания и большинства других задач пожарной безопасности.

Сложность разработки такого метода заключается в многофакторности и нелинейности задачи. Моделирование тепломассообмена при пожаре представляет собой крайне сложную, в полном виде не решенную проблему [3, 4].

Реальный пожар как неконтролируемое горение является сложным, до конца не изученным, существенно нестационарным и трехмерным теплофизическим процессом, сопровождающимся изменением химического состава и параметров газовой среды помещения. Турбулентный конвективный и лучистый тепломассообмен в очаге горения с химическими реакциями, теплообмен между горячими газами и ограждающими конструкциями помещения и т.д. осложняются тепломассообменом с окружающей средой через проемы и вследствие работы систем механической приточно-вытяжной вентиляции и пожаротушения, что приводит к существенной неоднородности температурных, скоростных и концентрационных полей продуктов горения в объеме помещения (нестационарность и трехмерность задачи).

О сложности решения такой задачи также говорит тот факт, что математическое моделирование турбулентного тепломассообмена в сложных термогазодинамических условиях вместе с другими задачами нелинейной физики входит в список, составленный Российской академией наук [5], тридцати особо важных и интересных проблем физики на ближайшие годы.

Целью расчетов по математическим моделям расчета газодинамики и тепломассообмена при пожаре является прогнозирование динамики изменения параметров газовой среды помещения (в первую очередь, опасных факторов пожара (ОФП)), прогрева ограждающих конструкций и теплового или иного воздействия пожара на людей и материальные ценности.

Знание динамики ОФП необходимо для выполнения расчетов по оценке пожарного риска, проводящихся путем сопоставления расчетных величин пожарного риска с его нормативным значением, установленным ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [1].

Определение расчетных величин пожарного риска в соответствии с методикой расчета [6] осуществляется на основании в первую очередь «построения полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития» и «оценки последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития».

Таким образом, прогнозирование динамики ОФП является основой расчета величин индивидуального и социального пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности и на производственных объектах.

Прогнозирование динамики ОФП необходимо при:

- разработке и обосновании объемно-планировочных и конструктивных решений проектируемых, реконструируемых и существующих зданий и сооружений с целью обеспечения безопасной эвакуации людей;

- разработке и оптимизации автоматических систем пожарной сигнализации, дымоудаления и пожаротушения, а также оповещения и управления эвакуацией;

- оценке фактических пределов огнестойкости строительных конструкций;

- разработке оперативных планов тушения (при планировании действий боевых подразделений на пожаре);

- определении безопасных расстояний (для эвакуации людей и расстановки оборудования) и других задач пожарной безопасности;

- проведении пожарно-технических экспертиз и расследований пожаров и ряда других задач.