ارزیابی شبیه‌سازی FDS در تخمین سرعت بحرانی برای حریق حوضچه‌ای کوچک مقیاس در تونل منحنی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی معدن، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک

2 مهندسی معدن - دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک- ایران

3 دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، شاهرود

چکیده

تخمین صحیح سرعت بحرانی از مسائل پیچیده در طراحی ایمنی تونل­ها است. چون سرعت بحرانی نباید از مقدار واقعی، بیشتر یا کمتر باشد برآورد آن پیچیده است. شبیه­سازی کامپیوتری در مطالعه حریق از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. هدف این مقاله مقایسه نتایج حاصل از شبیه­سازی نرم­افزار FDS در تخمین دو پارامتر مهم HRR  (آهنگ رهایش گرما ) و سرعت بحرانی در تونل منحنی با مقادیر حاصل از آزمایش­های تجربی کوچک مقیاس است. ابتدا تحلیل حساسیت شبکه­بندی وتاثیر آن در تخمین میزان HRR بررسی شده است که نتیجه آن بیانگر تأثیر قابل توجه ابعاد شبکه­بندی در تخمین صحیح HRR و لزوم دقت در انتخاب آن است. سپس تاثیر لبه­ حوضچه در تخمین HRR مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که نبود لبه حوضچه حدود 30% سبب کاهش مقدار تخمینی می­شود. در بخش سوم نتایج حاصل از HRR مربوط به دو حوضچه با ابعاد معلوم مقایسه شد که در نتیجه نرم­افزار به صورت مناسبی قادر به تخمین HRR است.در انتها یک تونل منحنی کوچک مقیاس ساخته و با استفاده از تجهیزات فیزیکی، سرعت بحرانی در این تونل مشخص شد. نتایج حاصل از آن با نتایج شبیه­سازی FDS مقایسه و بررسی آن گویای دقت مناسب در تخمین سرعت بحرانی است. با در نظر داشتن این موضوع که سرعت بحرانی در تونل منحنی m/s 92/0 و در تونل مستقیم m/s 82/0 است می­توان دریافت که در صورت وجود انحنا، نیاز به سرعت جریان هوای بیشتری برای کنترل عقب­زدگی دود است در نتیجه سرعت بحرانی مورد نیاز در تونل با هندسه منحنی از تونل مستقیم بیشتر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Assessment Of FDS Simulation In Estimation Of Critical Velocity For Pool Fire Based On Model Scale In Curved Tunnel

نویسندگان [English]

  • yahya shams 1
  • farhang sereshki 2
  • Reza kakaie 3
1 -
2 Faculty of Mining, Petroleum & Geophysics Engineering
3 Faculty of Mining, Petroleum & Geophysics Engineering, Shahrood, Iran
چکیده [English]

In terms of longitudinal ventilation design, airflow velocity and the reverse flow of smoke are the two most important parameters in a tunnel fire. Because critical velocity should not be more or less than the actual value, it is difficult to estimate. In fire study, computer simulation is very important. This study is focused on fires in curved tunnels using a small-scale model (in a 1/20 scale) experiments and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations. At first, grid sensitivity analysis and its impact on HRR estimation were investigated. The result of this is a significant effect of gridding dimensions on the correct estimation of HRR and the necessity of accuracy in its selection. Then, the effect of the pool edge was investigated. The absence of the pool edge decreased by about 30 % estimated value. In the third section, the results of HRR for two pool fire were compared and it has been found that the software is able to properly estimate HRR. After construction curved tunnel and using physical equipment, critical velocity in the tunnel was determined. The results of numerical and physical study were compared and the results show good accuracy in the critical velocity estimation. Du to critical velocity in curved tunnel (0.92 m/s) and in straight tunnel (0.82 m/s), it can be understood that if there is a curvature in the tunnel, then critical velocity is higher.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pool fire
  • Physical modelling
  • Heat release rate
  • FDS simulation
Bertola, V. and Cafaro, E. (2009). “Deterministic–stochastic approach to compartment fire modeling”, Proc. Royal Society journal. vol. 465. pp. 1029-1041.
 
-Blagojevi, M., Pesic, D. (2011). “a new curve for temperature-time relationship in compartment fire”, Thermal Science journal. Vol. 15. No. 2. pp. 339-352.
 
-Danziger, H., Kennedy, D., (1982). “longitudinal ventilation analysis for the Glenwood canyon tunnels”, in: Proceedings of the Fourth International Symposium Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, pp. 169-186.
 
-Drysdale, D. (2011). “An introduction to fire dynamics”, Library of Congress Cataloguing-in-Publication Data John Wiley & Sons.
 
-FDS User Guide. (2017).
 
-“fire and smoke control in road tunnels”, (1999). PIARC Committee on Road Tunnels.
 
-Hu, L., Huo, R., Chow, W., (2008). “Studies on buoyancy-driven back-layering flow in tunnel fires”, Experimental Thermal and Fluid Science Vol. 32. pp. 1468–1483.
 
-Ingason, H., Li, Y., Lönnermark, l., (2015). “Tunnel Fire Dynamics”, Springer New York Heidelberg Dordrecht London.
 
-Karlsson, B. and Quintiere, J. (2000). “Enclosure Fire Dynamics”, CRC Press.
 
-KO, Y. (2011). “A Study of the Heat Release Rate of Tunnel Fires and the Interaction between Suppression and Longitudinal Air Flows in Tunnels”, Phd thesis.
 
-Lee, C., Chaiken, R., Singer, M., (1979). “Interaction between Duct Fires and Ventilation Flow: An Experimental Study”, Combustion Science and Technology, Vol. 20. pp. 59-72.
 
-Oka, Y., Atkinson, G., (1995), “Control of Smoke Flow in Tunnel Fires”, Fire Safety Journal, Vol. 25. pp. 305-322.
 
-Thomas, P., (1958), “the movement of buoyant fluid against a stream and the venting of underground fires”.
 
-Users Guide for the CFI software, (2008).
 
-Wang, F., Wang, M., Carvel, R. & Wang, Y. (2017). “Numerical study on fire smoke movement and control in curved road tunnels”, Tunnelling and Underground Space Technology. Vol. 67. pp. 1-7.
 
-Weng, M. L. (2016). “study on the critical velocity in a sloping tunnel fire under longitudinal ventilation”, Applied Thermal Engineering. Vol. 94. pp. 422-434.
 
-Weng, M., Lu, X., Liu, F., Du, C. (2016). “study on the critical velocity in a sloping tunnel fire under longitudinal ventilation”, Applied Thermal Engineering. Vol. 94. pp. 422-434.
 
-Wu, Y., Bakar, M., (2000). “Control of smoke flow in tunnel fres using longitudinal ventilation systems a study of the critical velocity”, Fire Safety Journal. Vol. 35. Issue 4. pp. 363–390.
 
-Zigar, D., Jovanovic, D., Zdravkovic, M. (2011). “Cfd Study Of Fire Protection Systems In Tunnel Fires”, Saftey Engineering. Vol. 1. No.1. pp. 11-16.
 
- مدنی. حسن، (1395)." تونلسازی". انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.