Методы расчета тепломассообмена при пожаре для обоснования объемно-планировочных решений зданий и сооружений
Диссертация
Пожары среди чрезвычайных ситуаций различного типа занимают первое место в России по числу гибели людей. 4 Ежегодно в России происходит примерно 260 тысяч пожаров, сопровождающихся самым высоким в мире уровнем травматизма (более 15 тысяч * человек) и гибели людей (около 20 тысяч), что примерно в три раза выше, чем в развитых странах. В США количество пожаров в 1,5−2 раза больше, а людей гибнет… Читать ещё >
Содержание
- 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 конструкции
- 1. 7. Выводы по первой главе и постановка задач исследования
- 2. Модифицированная интегральная модель расчета тепломассообмена при пожаре в помещении
- 2. 1. Основные положения
- 2. 2. Основные уравнения
- 2. 3. Математическое моделирование газообмена через проемы с учетом неоднородности температурного поля
- 2. 4. Влияние неоднородности температурного поля на параметры газообмена
- 2. 5. Метод численного решения дифференциальных уравнений интегральной модели и методика расчета
- 2. 6. Выводы по второй главе
- 3. Полевая модель
- 3. 1. Основные положения
- 3. 2. Основные уравнения
- 3. 3. Расчет турбулентного тепломассообмена
- 3. 4. Расчет лучистого теплопереноса для произвольной оптической 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. Интегрально-дифференциальная методика расчета термогазодинамики пожара в помещении
- 4. 1. Основные положения интегрально-дифференциальной методики расчета
- 4. 2. 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 интегрально-дифференциальной методики при решении задач пожаровзрывобезопасности
- 4. 8. Расчет допустимой пожарной нагрузки из условия достижения критической температуры
- 4. 9. Выводы по четвертой главе
Список литературы
- Сведения о чрезвычайных ситуациях, происшедших на территории Российской Федерации в 1999 г. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2000.- Вып. 2. -2. — С. 234−238.
- Термогазодинамика пожаров в помещениях / В. М. Астапенко, Ю. А. Кошмаров, И. С. Молчадский, А. Н. Шевляков. М.: Стройиздат, 1986.-370 с.
- ГОСТ 12.1.004−91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. М.: Госстандарт России, 1992. -78 с.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1968. — 720 с.
- Бубнов В.М. Статическое зонное моделирование пожара в зданиях // Научно-технические решения и разработки по предотвращению и ликвидации пожаров: Сборник научных трудов. — М.: ВИПТШ МВД РФ. 1994. С.54−57.
- Снегирев А.Ю., Танклевский Л. Т. Численное моделирование турбулентной конвекции в помещении при наличии очага загорания // Теплофизика высоких температур. 1998. — Т. 36, № 6. — С. 973−983.
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание в 4-х т. / Гурвич Л. В., Вейц И. В., Медведев В. А. и др. -М.: Наука, 1982. 623 с.
- Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979.-416 с.
- Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. Т. 2. М.: Мир, 1990. — 320 с.
- Снегирев А.Ю., Махвиладзе Г. М., Роберте Дж. Численное моделирование диффузионного турбулентного горения при различных режимах пожара в помещении // Труды II Российской национальной конференции по теплообмену. М.: МЭИ, 1998. — Т. 3. — С. 273−276.
- Shabbir A., Taulbee D.B. Evaluation of turbulence models for predicting buoyant flows // Heat Transfer Journal. 1990. — № 4. p.945−953.
- Raycraft J., Keller V.D., Yang H.Q. Fire spread in a three-dimensional pressure vessel with radiation exchange and wall heat Losses // Mathematical and Computer Modelling. 1990. — № 14. — 795−800 p.
- Morita M., Yamauchi Y., Manmoto A. Numerical simulation of fire temperature stratified attrium with a mathematical field model // Fire Science and Technology. 1992. — Vol. 12. — № 1. — P. 23−27.
- Рыжов A.M. Дифференциальное моделирование динамики пожаров и распространения их опасных факторов в помещениях // Пожаров-зрывобезопасность. 1994. — Т. 3, № 4. — С. 21−34.
- Леонтьев А.И. Пути развития теории тепломассообмена // Известия РАН. Энергетика. 1996. — № 2. — С. 22−27.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. -840 с.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. -540 с.
- Каменщиков Л.П., Быков В. И., Амельчугов С. П. Численное моделирование распространения дыма в зданиях повышенной этажности //
- Труды II Российской национальной конференции по теплообмену. М. :
- МЭИ, 1998. Т. 3.-С. 80−83.
- Асланян Г. С., Майков И. Л. Численная модель турбулентного го. рения газообразного топлива с использованием совместной одноточечнойфункции плотности вероятности состава и скорости. Препринт № 2−412. -М.: ОИВТ РАН, 1998. 37 с.
- Полежаев В.И. Численное исследование естественной конвекции жидкостей и газов // Некоторые применения метода сеток в газовой динамике: Сб. науч. тр. М.: МГУ, 1971. — Вып. 4. — С. 55−62.
- Полежаев В.И., Бессонов О. А., Никитин С. А. Структура и устойчивость трехмерных конвективных течений // Труды II Российской национальной конференции по теплообмену. М.: МЭИ, 1998. — Т. 3. -С. 120−123.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 152 с.
- Численное решение многомерных задач газовой динамики / Годунов С. К., Забродин А. В., Иванов М. Я., Крайко А. Н. М.: Наука, 1982. -289 с.
- Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983. -380 с.
- Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Физматлит, 1994. — 250 с.
- Spalding D.B. Older and newer approaches to the numerical modelling of turbulent combustion // 3-rd International Conference on Computers in Reciprocating Engines and Gas Turbines. London: IMochE, 1996. — p. 25−37.
- Пузач C.B. Трехмерное математическое моделирование начальной стадии пожара в помещении //Инженерно-физический журнал.-2000.-Т.73, № 3.-С.621−626.
- Пузач С.В., Пузач В. Г. Некоторые трехмерные эффекты тепло-массобмена при пожаре в помещении // Инженерно-физический журнал. — 2002.-Т. 74, № 1-С. 35−40.
- Пузач С.В., Прозоров Р. В. К расчету динамики опасных факторов пожара в помещении // Инженерно-физический журнал. — 1999. — Вып. 7. -С. 121−127.
- Франк-Каменецкий Д. А. Распределение температур в реакционном сосуде и стационарная теория теплового взрыва // Журнал физической химии. 1939. — Т. 13, Вып. 6. — С.35−48.
- Бубнов В.М. Обеспечение пожарной безопасности в современных условиях // Актуальные проблемы пожарной безопасности на рубеже веков: Материалы научно-технической конференции. М.: Академия ГПС МЧС России. -2003.- С.11−13.
- Волков Э.П., Зайчик Л. И., Першуков В. А. Моделирование горения твердого топлива. М.: Наука, 1994. — 320 с.
- Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975. -936 с.
- Сперроу Э.М., Сесс Р. Д. Теплообмен излучением. Л.: Энергия, 1971.-296 с.
- Оцисик М.Н. Сложный теплообмен. М.: Мир, 1976. — 616 с.
- Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. М.: Энергия, 1972. — 464 с.
- Hottel Н.С., Sarofim A.F. Radiation transfer. N.Y.: McGraw Hill. -1967.-480 p.
- Блох А.Г., Журавлев Ю. А., Рыжиков Л. Н. Теплообмен излучением. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 432 с.
- Viscanta R., Menguc М.Р., Radiation heat transfer in combustion systems // Progr. Energy Combust. Sci. 1987. — Vol. 13. — P. 97−160.
- Рыжов A.M., Карпов А. В. Полевое моделирование тепло- и мас-сопереноса в припотолочной струе продуктов горения над нестационарными очагами пожара// Пожаровзрывобезопасность.- 2001. № 3. — С. 17−24.
- Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен / Гебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан Р., Саммакия Б. М.: Мир, 1991. — Т. 1. — 678 с.
- Forney G.P., Moss W.F. Analysing and Exploiting Numerical Characteristics of Zone Fire Models // Fire Science and Technology. 1994. — Vol. 14. -№ 1,2.-P. 49−59.
- Джалурия Й. Естественная конвекция: Тепло- и массообмен. Пер. с англ. М.: Мир, 1983. — 400 с.
- Рыжов A.M. Дифференциальное моделирование динамики пожаров и распространения их опасных факторов в помещениях // Пожаров-зрывобезопасность. 1994. — Т. 3, № 4. — С. 21−34.
- Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. Т. 2. М.: Мир, 1990. — 320 с.
- Рыжов A.M. Моделирование пожаров и пожаротушения в помещениях // Пожаровзрывобезопасность. 1995. — № 4. — С. 87−94.
- Рапопорт П.А. Оценка влияния зольности на интенсивность излучения пылеугольного факела // Горение органического топлива: Сб. науч. тр. Новосибирск, 1985. — Ч. 2. — С. 162−166.
- Lockwood F.C., Spalding D.B. Predictions of a turbulent reacting dust flow with significant radiation // Proc. Colloques d’Evian de la Soc. Franc de Phys. Thermodyn. Session. 1971. — P. 49−55.
- De Marco A.G., Lockwood F.C. A new flux model for the calculation of radiation in furnaces // Riv. combust. 1975. — Vol. 29, № 5/6. — P. 184−196.
- Lockwood F.C., Shah N.G. Evaluation of an efficient radiation flux model for furnace prediction procedures // Proc. 6-th Intern. Heat Transfer Conf. Toronto. 1978. — Vol. 2. — P. 33−40.
- Khalil E.E., Truelove J.S. Calculation of radiation heat transfer in a large gas fired furnace // Lett. Heat and Mass Transfer. 1977. — Vol. 4. -P.353−365.
- Пузач С.В. Математическое моделирование газодинамики тепломассообмена при решении задач пожаровзрывобезопасности. — М.: Академия ГПС МЧС России.- 2003. 153 с.
- Hiertager В.Н., Magnussen B.F. Computer simulation of flow, heat transfer and combustion in three-dimensional furnaces // Arch. Combust. -1982. Vol. 2. — № ½. — P. 23−48.
- Рыжов A.M. Дифференциальная модель пожара в помещении с учетом задымления и излучения // Огнестойкость строительных конструкций. Под ред. А. И. Яковлева. М.: ВНИИПО МВД РФ, 1986. -С. 49−57.
- Зотов Ю.С. Процесс задымления помещений при пожаре и разработка метода расчета необходимого времени эвакуации людей: Дис.. канд. техн. наук. / ВИПТШ. М.: 1989. — 277 с.
- Шаровар Ф.И. Методы раннего обнаружения пожара. М.: Стройиздат, 1988. — 337 с.
- Драздейл Д. Введение в динамику пожаров. М.: Стройиздат, 1988.-340 с.
- Launder В.Е., Spalding D.B. Mathematical Models of Turbulence. -London, New York: Academic Press, 1972. 170 p.
- Liou M.S., Coackloy Th.J. Numerical Simulation of Unsteady Transonic Flow in Diffusers // AIAA Journal. 1984. — Vol. 22. — № 8. — P. 11 391 145.
- Плетчер С. Метод расчета сжимаемого турбулентного пограничного слоя при наличии теплообмена // Ракетная техника и космонавтика. -1972.-Т. 10,№ 3.-С. 8−10.
- Сэбиси Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен. М.: Мир, 1987.-592 с.
- Турбулентность, принципы и применения / Под ред. У. Фроста и Т. Моулдена. М.: Мир, 1980. — 536 с.
- Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 367 с.
- Кутателадзе С.С., Леонтьев А. И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 320 с.
- Пузач В.Г., Пузач С. В. Расчет трения и теплообмена при течении газа в каналах и внешнем обтекании тел // Известия РАН. Энергетика. -1996.-№ 2.-С. 44−54.
- Рыжов A.M., Карпов А. В., Мольков В. В. Трехмерное CFD моделирование общей вспышки в помещении при испытании фанеры на распространение огня // Пожаровзрывобезопасность.- 2000. № 2. — С. 18−28.
- Welch S., Rubini P. SOFIE: Simulation of Fires in Enclosures. User Guide. United Kingdom: Cranfield University. 1996. — 340 p.
- Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. М.: Академия ГПС МВД России, 2000,118.С.
- Пузач С.В. Особенности тепломассобмена при горении жидкой горючей нагрузки в помещении с открытым проемом // Инженерно-физический журнал. 1999.-Т.72, № 5.-С. 1025−1032.
- Рыжов A.M. Трехмерное (CFD) моделирование пожаров с учетом процессов горения и излучения: некоторые проблемы и пути их решения // Пожаровзрывобезопасность. -2000. № 1.- С. 38−48.
- Ройтман М.Я. Противопожарное нормирование в строительстве. -М.: Стройиздат, 1985. 590 с.
- Методические указания к выполнению курсовой работы по прогнозированию опасных факторов пожара в помещении / Абросимов Ю. Г,. Андреев В. В., Зотов Ю. С., Кошмаров Ю. А., Пузач С. В., Рамазанов Р. Н. — М.: МИПБ МВД РФ, 1997.-65 с.
- Пузач С.В. Особенности тепломассообмена при горении жидкой горючей нагрузки в помещении с открытым проемом // Инженерно-физический журнал. 1999. — Т. 72, № 5. — С. 1025−1032.
- Волков Э.П., Зайчик Л. И., Першуков В. А. Моделирование горения твердого топлива. М.: Наука, 1994. — 320 с.
- Абдурагимов И.М., Говоров В. Ю., Макаров В. Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980. — 255 с.
- Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М.: Химия, 1972. — 424 с.
- Кошмаров Ю. А., Башкирцев М. П. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987. — 414 с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 152 с.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. -840 с.
- Woodburn P.J., Bretter R.E. CFD simulation of a tunnel fire Part 1. Part 2 // Fire Safety Journal. — 1996. — Vol. 26. — № 1. — P. 35−90.
- Пузач C.B. Теплофизические основы пожаровзрывобезопасности водородной энергетики: Дис. д-ра техн. наук. М., 2000.
- Зерно в С. И. Разработка расчетных методов прогнозирования параметров пожаров в помещениях зданий с естественной вентиляцией: Дис. канд. техн. наук. М., 1984.
- Есин В.М. Исследование распространения продуктов горения по многоэтажным зданиям и сооружениям и противодымная защита: Дис.. д-ра технических наук. М., 1991.
- Холщевников В.В. Исследование людских потоков и методология нормирования эвакуации людей из зданий при пожаре. — М., 1999.
- Холщевников В.В. Людские потоки в зданиях, сооружениях и на территории их комплексов: Дис.. д-ра техн. наук. М., 1983.
- Анализ условий своевременной и безопасной эвакуации из торгового комплекса ИКЕА на 26-ом километре Каширского шоссе: Научнотехнический отчет/ Холщевников В. В., Есин В. М., Луков А. В., Самошин Д.А.-М., 2002.
- Определение времени блокирования путей эвакуации в тоннеле глубокого заложения в районе Лефортово: Отчетная справка ФГУ ВНИИПО МЧС РФ. 26.07.02 № 43 / 3,4 / 2124. / Болодьян И. А. и др.
- СНИП 21−01−97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» -М., 1988.
- Холщевников В.В. Проблемы оценки безопасности людей при пожаре в уникальных зданиях и сооружениях // Пожаровзрывобезопас-ность (Раздел: безопасность людей при пожарах), 2003. Т. 12, № 4 — С. 21−27
- Бубнов В.М., Пчелинцев В. А. теплотехническая задача при прогреве железобетонных конструкций в условиях пожара отличного от стандартного: Научно-технический журнал «Пожаровзрывобезопас-ность». № 5. 2000. С.50−53.
- Полежаев Ю.В., Юревич Ф. Б. Тепловая защита. // М.: Энергия. -1976.-392 с.
- Научные основы технологий XXI века // Под ред. Леонтьева А. И., Пилюгина Н. Н., Полежаева Ю. В. и др. М.: УНПЦ «Экергомаш». 2000. -136 с.
- Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее. Экспериментальные исследования.// Под ред. Полежаева Ю. В., Резника С. В. В 3 т. М.: МГТУ им. Баумана. 2002.- 264 с.
- Полежаев Ю.В., Мехатулин Д. С. Теплообмен в гетерогенных потоках. // Энциклопедия в 40. т. под ред. академика К. В. Фролова. М.: Машиностроение. Т. I-II. Теоретическая механика, термодинамика, теплообмен. Разд. V. 1999.- С. 383−433.),
- Холщевников В.В. Исследование людских потоков и методология нормирования эвакуации людей из зданий при пожаре.// М.: МИПБ. — 1999.-93 с.
- Холщевников В.В. Критерий своевременности и безопасной эвакуации людей при пожаре. Научно-практическая конференция «Проблемы пожарной безопасности в строиетльстве». // М.: АГПС. -2001.- С. 18−21.
- Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. // М.: Ассоциация «Пожарная безопасность и наука». — 382 с.