Моделирование пожара при горении скатных крыш

Цель. Разработать физико-математическую модель и определить закономерности теплового и газодинамического взаимодействия при горении скатных крыш, выполненных из горючих строительных материалов, с применением методов вычислительной гидрогазодинамики. Рассмотреть процессы формирования конвективных и радиационных потоков для дальнейшего уточнения геометрических параметров излучающей поверхности и оценки теплового воздействия на соседние здания и сооружения. Методы. Численное моделирование горения скатных крыш в программной среде ANSYS Fluent 2022 R2. Расчеты выполнены на основе решения осредненных уравнений Рейнольдса с применением модели SST k–ω турбулентности, модели турбулентного горения с учетом модели диссипации вихря, метода дискретных ординат для радиационного теплообмена, модели пиролиза кровельных материалов и одношаговой модели сажеобразования. Граничные условия заданы на основе ранее проведенных экспериментальных исследований. Результаты. Получены пространственно-временные распределения температурных полей, интенсивности тепловых потоков при горении скатных крыш. По результатам численного моделирования в программной среде Ansys Fluent установлено, что при горении крыши на расстоянии 1 м по горизонтали и 1 м по вертикали от фронтона и ската крыши значения температур лежат в интервале от 530 до 590 К, а плотность теплового потока составляет от 4,5 до 8,0 кВт/м². Полученные данные согласуются с результатами экспериментальных исследований, подтверждая достоверность модели. Комплексно исследованы процессы пиролиза, турбулентного горения, лучистого теплообмена и сажеобразования при моделировании горения скатных крыш. Область применения исследований. Определение величины противопожарных разрывов между зданиями с крышами, выполненными из горючих материалов. Полученные данные могут быть использованы при совершенствовании инженерных методик и нормативных правовых актов по пожарной безопасности, а также представляют практический интерес для проектных институтов, сотрудников МЧС и научно-образовательных учреждений.