Zaawansowane techniki modelowania w celu zwiększenia bezpieczeństwa przeciwpożarowego w budynkach
Poprzednie prace nad rozprzestrzenianiem się płomienia w dużej mierze skupiały się na jedno- lub dwuwymiarowych symulacjach z wykorzystaniem komercyjnego gotowego oprogramowania do obliczeniowej dynamiki płynów (CFD). Takie oprogramowanie zazwyczaj ma ograniczoną liczbę scenariuszy rozprzestrzeniania się płomienia. W ramach inicjatywy FLAME SPREAD (Fully coupled fluid-solid simulation of upward flame spread and fire growth) udało się to zmienić poprzez wprowadzenie nowego modelu w darmowym oprogramowaniu typu open-source OpenFOAM do obliczeniowej dynamiki płynów, które przewiduje rozprzestrzenianie się płomienia w górę i przedstawia złożone kształty i geometrię płomienia. W odróżnieniu od poprzednich badań w ramach projektu FLAME SPREAD zastosowano również najnowsze modele spalania i wytwarzania sadzy do symulacji pożaru, a także nowo wprowadzone modele gazu szarego w zakresie gazowego radiacyjnego przenoszenia ciepła. Następnie skupiono się na sprzężeniu radiacyjnego przenoszenia ciepła i przetwarzania sadzy z obliczeniami procesu pirolizy. Nowy model opracowany w ramach projektu FLAME SPREAD precyzyjnie przedstawiał tempo regresji powierzchni oraz czas osiągnięcia temperatury pirolizy. Wyniki pokazują, że może on przewidzieć wzrost temperatury podczas rozprzestrzeniania się płomienia z odpowiednią dokładnością. W przypadku małych pożarów ścian obliczone wyniki dotyczące tempa pirolizy i strumienia ciepła wykazały dobrą zgodność z danymi doświadczalnymi. Ponadto stwierdzono, że włączenie innowacyjnego efektu zwiększa dokładność przewidywania w przypadku konwekcyjnego strumienia ciepła. Nowy model może również dokładnie przewidzieć tempo rozprzestrzeniania się płomienia, szybkość uwalniania ciepła ognia, a także wysokość płomienia w przypadku dużych pożarów. Zweryfikowany model następnie wykorzystano do symulacji rozprzestrzeniania się płomienia w różnych nachyleniach, a także do przewidywania rozprzestrzeniania się płomienia w górę. Zespół projektu FLAME SPREAD rozpowszechniał zdobytą wiedzę podczas serii warsztatów i seminariów dla przedstawicieli przemysłu i społeczności naukowej.
