Podstawy ustawień modelu spalania w FDS

Modelowanie spalania w FDS (Fire Dynamics Simulator) jest kluczowe dla realistycznej symulacji zjawisk pożarowych. Poniżej znajdziesz podstawy konfiguracji modeli spalania w FDS, oparte na dostępnych źródłach i dokumentacji:

1. Modele Spalania w FDS

FDS wykorzystuje dwa główne podejścia do modelowania reakcji spalania:

1. Modelowanie uproszczone (Lumped Species Approach):
   • W tym podejściu definiuje się uproszczone gatunki reprezentujące mieszaninę gazów, np. FUEL jako paliwo lub PRODUCTS jako produkty spalania.
   • Podejście to jest efektywne obliczeniowo, ale mniej dokładne w przypadku szczegółowych analiz chemicznych.
2. Modelowanie szczegółowe (Finite-Rate Chemistry):
   • Umożliwia bardziej szczegółowe odwzorowanie reakcji chemicznych, uwzględniając indywidualne gatunki chemiczne.
   • Wykorzystywana jest reakcja Arrheniusa, co wymaga określenia parametrów takich jak energia aktywacji i preeksponencjalny współczynnik reakcji.

2. Podstawowe Parametry Konfiguracyjne

Podczas konfiguracji modelu spalania w pliku FDS należy uwzględnić następujące sekcje:

a) Definicja paliwa

&SPEC ID='PROPANE', Y_MASS_0=0.1, SIGMA=0.8 /

• ID: Unikalny identyfikator dla gatunku.
• Y_MASS_0: Początkowa masa danego gatunku.
• SIGMA: Współczynnik emisji cząstek stałych (sadzi).

b) Reakcje spalania

&REAC ID='PROPANE COMBUSTION',
      FUEL='PROPANE',
      CO_YIELD=0.1,
      SOOT_YIELD=0.01,
      HEAT_OF_COMBUSTION=46000.0 /

• FUEL: Gatunek paliwa.
• CO_YIELD i SOOT_YIELD: Frakcje masowe tlenku węgla i sadzy w produktach spalania.
• HEAT_OF_COMBUSTION: Ciepło spalania paliwa w kJ/kg.

c) Warunki brzegowe

Warunki brzegowe powinny uwzględniać źródła ciepła i paliwa:

&SURF ID='BURNER',
      HRRPUA=1000.0,
      COLOR='RED' /

• HRRPUA: Gęstość uwalniania ciepła na jednostkę powierzchni kW/m².
• COLOR: Wizualne oznaczenie powierzchni w SmokeView.

3. Turbulencja i Reakcja Chemiczna

a) Spalanie turbulentne

FDS używa modelu czasów reakcji mieszania do symulacji wpływu turbulencji na spalanie:

&PROP ID='REACTION_TIME',
      REAC='PROPANE COMBUSTION',
      MIXING_TIME_SCALE=0.1 /

• MIXING_TIME_SCALE: Skala czasowa mieszania w s.

b) Warunki zaniku płomienia

Warunki wygaszenia płomienia są definiowane na podstawie:

• Temperatury krytycznej płomienia.
• Minimalnego stężenia tlenu:

&REAC ID='PROPANE COMBUSTION',
      EXTINCTION_TEMPERATURE=1400.0,
      OXYGEN_LIM=0.15 /

4. Weryfikacja Symulacji w SmokeView

• Pliki wyjściowe: Wizualizacja dymu, temperatury i prędkości powietrza umożliwia analizę poprawności konfiguracji.
• Testy transparentności: Sprawdź przezroczystość dymu oraz koncentracje gazów, aby upewnić się, że reakcje chemiczne zachodzą prawidłowo.