بررسی دمایی فن

بررسی میدان دید و دما در شرایط حریق خودرو در پارکینگ زیرزمینی

</p>
<blockquote>
<p>این مقاله در اولین همایش بین المللی و چهارمین همایش ملی آتش نشانی و ایمنی – اسفند ۱۳۹۷ پذیرفته و ارائه شده است.</p>
</blockquote>
<p>

 

چکیده

 

با توجه به گسترش ساخت و سازهای ساختمان¬های بلند مرتبه در شهرهای بزرگ و وجود پارکینگ هایی با سطح وسیع و چند طبقه در زیرزمین، تهویه فضای پارکینگ از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. به دلیل بسته بودن فضا و احتمال وجود صدمات انسانی و مالی، ایمنی و تهویه مناسب طبق استانداردهای بین المللی در شرایط عادی و اضطراری (حریق)، یکی از مسائل مهم است که سیستم تهویه در شرایط عادی به منظور حفظ کیفیت و تأمین هوای مورد نیاز و در شرایط اضطراری، جهت کنترل و استخراج دود به کار می¬رود. در این مطالعه پارکینگ مجتمع ستاره ونک واقع درشهر تهران مورد بررسی و شبیه¬سازی قرار گرفته است. ابعاد و اندازه پارکینگ۷۰ متر طول در۱۶ مترعرض به ارتفاع ۹/۲ متر است. سناریوی حریق براساس ضوابط آتش نشانی استان تهران و استانداردهای بین المللی نظیر (BS7346، NFPA92) در نظر گرفته شده است. در این مقاله به مقایسه و شبیه¬سازی نرخ حرارت آزاد شده ناشی از حریق یک خودرو (۴ مگاوات) و حریق دو خودرو (۸ مگاوات) پرداخته شده است. چگونگی و مسیر انتشار دود، میزان حرارت تولید شده و انتقال یافته به محیط، تغییرات پارامترهای ترموشیمیایی از مهم¬ترین مواردی است که در مدل¬سازی درنظر گرفته شده است. از نتایجی که می¬توان به آن اشاره کرد؛کاهش دمای پارکینگ به کمک جت فن¬ها در هنگام حریق به حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد و همچنین برگشت سطح دید افقی در پارکینگ با وجود حریق دو خودرو پس از گذشت ۴۰ دقیقه است. از جمله مواردی که بسیار حائز اهمیت است توانایی پاسخ سیستم در برابر حریق ناشی از دو خودرو است که با توجه به افزایش نرخ حرارت آزاد شده این سیستم به کاهش دما و جلوگیری از آسیب به سازه ساختمان کمک خواهد کرد.

 

واژگان کلیدی: کنترل دود و حرارت، جت فن، تهویه پارکینگ، شبیه سازی گردابه های بزرگ

 

مقدمه

 

مفهوم سیستم¬های تهویه پارکینگ قدمتی به میزان بالا گرفتن بازار ساخت ساختمان¬هایی با مساحت زیاد در شهرهای بزرگ دارد که به واسطه قیمت بالای زمین، سازندگان را مجاب به فرورفتن در عمق زمین برای جبران کمبود فضا می کند. برخلاف عبارت تهویه پارکینگ که در واژه نامه صنعت ساختمان سابقه کوتاهی دارد، اما سیستم های تهویه پارکینگ سیستم های ناآشنایی نیستند. به صورت عمده محیط پارکینگ ها به کمک دو روش کلی تهویه می شوند: ۱- استفاده از جت فن¬ها ۲-استفاده از کانال

 

 

 

فن سقفی پارکینگی
فن سقفی پارکینگی

 

فن سقفی پارکینگی
فن سقفی پارکینگی

شکل ۱: تصویری از جت فن سانتریفیوژ و آکسیال 

در هر دو روش بنیان کار یکسان است، ورودی هوای تازه به میزان کافی، هدایت و جاروب هوای داخل فضای پارکینگ، خروج هوای آلوده.در این مقاله قصد بر آن است که با تحلیل ترمودینامیکی و همچنین بررسی معادلات حاکم بر جریان های ناشی از حریق خودرو در پارکینگ به کمک نرم افزار پایروسیم مزایای استفاده از جت فن در پارکینگ شرح داده شود.
در اوایل سال ۲۰۰۴ اچ پی مورگان و بی ونهو [۱] درمقاله خود در خصوص سیستم های تهویه ضربه ای بیان کردند در چند سال گذشته تعداد بسیاری از سیستم های تهویه پارکینگ به کمک جت فن به ویژه در شمال اروپا نصب شده است. متأسفانه تا قبل از سال ۲۰۰۴ هیچ روش طراحی در این حوزه به طور کارآمد بیان نشده است. مقاله مورد نظر به توسعه روش های محاسباتی پرداخته است. این مقاله در ابتدا اصول و روش های محاسبه تهویه تونل های جاده ای را توصیف می کند و این را به هندسه های متفاوتی از قبیل پارکینگ های باز و پارکینگ های زیرزمینی محصور گسترش می دهد. هدف این مطالعه آن است که راهکاری جهت کمک به آتش نشانان برای پیدا کردن محل آتش ارائه کند. وانگ[۲] به پیش بینی انتشار دود و گاز مونوکسیدکربن در آتش سوزی و شبیه سازی آن پرداخت، او با کمک شبیه سازی گردابه های بزرگ برای جریان آشفته، توزیع و تولید دود و همچنین میزان شار حرارتی ناشی از یک منبع آتش را بررسی نمود. شبیه سازی به صورت سه بعدی به انجام رسید و نتایج بدست آمده با داده های تجربی مقایسه شده و تطبیق مناسبی بین آن ها موجود بوده است.کارلوس ویگاس[۳] به بررسی سیستم تهویه ضربه ای برای پارکینگ های بسته و کنترل دود در هنگام آتش سوزی پرداخت، جهت تهویه بهتر در این مقاله اثر متقابل بین جت سقفی و جریانی که توسط جت فن ها رانده می شوند با شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی مطالعه شده است. اسام خلیل و همکاران[۴]، بیان نمودند استفاده از جت فن در تهویه پارکینگ زیر زمینی باعث شکل گرفتن یک سیستم کارآمد می شود. یکی از مهمترین پارامترهای طراحی سیستم تهویه در پارکینگ، ماندگاری هوای محلی است.

هندسه مسئله و شرایط مرزی

Fire Source
Heat Release Rate Per Area:400 KW⁄m^2
Dimension Of Fire Source:L×W×H
(۵m×۲m×۱m)

شکل ۲: مدل سه بعدی پارکینگ و نمایش ظرفیت فن­ها

با توجه به اطلاعات پروژه درخصوص ابعاد و محل رایزرهای هوای تازه و اگزاست به محاسبه میزان تخلیه دود در حالت اضطراری(حریق) می­پردازیم. سیستم تهویه برای انجام ۱۰ بار تعویض هوا در حالت اضطراری طراحی شده است. این اعداد بر مبنای قوانین و مقررات سازمان آتش نشانی جمهوری اسلامی ایران محاسبه شده است.

جدول ۱: محاسبه کنترل دود پارکینگ

جدول ۱

مدل سازی دینامیک سیالات محاسباتی برای سیستم های احتراق

 

چگونگی و مسیر انتشار آتش و دود، میزان حرارت تولید شده و انتقال یافته به محیط، شدت تغییرات پارامترهای ترموشیمیایی (دما، فشا، کسر مولی گونه های شیمیایی) از مهمترین مواردی است که در مدل سازی اهمیت دارد. این موارد کمک زیادی به طراحان و مهندسان در سیستم تهویه و اطفاء حریق می کند.
با مدل سازی آتش، می¬توان در موارد محاسبه میزان خاموش کننده های مورد نیاز، جانمایی حسگرها و هشداردهنده ها، چیدمان جت فن ها، ظرفیت اگزاست فن ها، کنترل دود، تعیین نواحی خطر و راه های فرار تصمیم گیری نمود. پیش بینی کردن جریان، دما، غلظت های محصولات گونه ای احتراق وگازهای منتشره حاصله از سیستم های احتراق مختلف برای طراحی و بهسازی دستگاه های احتراق، بخصوص با توجه به نگرانی های فعلی اثرات آنها بر محیط زیست از اهمیت فرآوانی برخورداراست. مدل سازی دینامیک سیالات محاسباتی برای استفاده به این منظور بسیار مناسب است. فرآیندهای احتراقی تحت حاکمیت معادلات انتقال پایه حاکم بر جریان سیال و انتقال حرارت قرار دارند و با مدل های اضافی مربوط به شیمی احتراق، انتقال حرارت تابشی و فرآیندهای فرعی مهم دیگر همراه هستند.

بررسی معادلات حاکم بقاء جرم

با اعمال قانون پایستگی جرم بر یک المان دیفرانسیلی از سیال، معادله بقاء جرم کلی به صورت معادله زیر بدست خواهد آمد[۵]:
(۱) ∂ρ/∂t+∇ρu=m ̇_adv^˶
که در آن ترم اول نرخ تغییرات چگالی در واحد زمان و ترم دوم جریان جرمی خالص خروجی از مرزهای المان به بیرون را نشان می دهد. سمت راست معادله بیانگر چشمه جرمی گونه ها است. قانون اول فیک جریان نفوذ را تحت شرایط ثابت به غلظت مرتبط می‌سازد. فرض بر این است که جریان از یک ناحیه با غلظت بیشتر همراه با یک شیب غلظت متناسب (مشتقات فضایی) به یک ناحیه با غلظت کمتر حرکت می‌کند، بنابراین در رابطه (۲) داریم:
m ̇_i^˶= Y_i (m ̇_i^˶+ m ̇_j^˶ )-ρD_ij (dY_i)/dx(2)
که در آن m ̇_i^˶ شارجرمی گونه iام از میان واحد سطح مقطع kg⁄(m^2 s) و در سمت راست معادله، ترم اول بیانگر شارجرمی گونه i از میان واحد سطح مقطع وابسته به توده جریان و ترم دوم انتشار i امین گونه و خواص مخلوط است. حال با توجه به معادله کلی پایستگی جرم، معادله پایستگی جرم گونه ها بدین شرح است: جرم گونه i ام می تواند بوسیله واکنش های شیمیایی با نرخ داده شده در رابطه (۳) بوجود آید و یا از بین برود[۶]:
m ̇_(i,gen)^‴= r ̂_i M_i (3)
این رابطه بر پایه حجمی بوده و واحد آن kg⁄(m^3 s) است.
M_i جرم مولکولی گونه i (kg⁄kmol)
r ̂_i نرخ تولید مولی (kmol⁄(m^3 s))
در نهایت معادله پایستگی جرم گونه ها طبق رابطه (۴) بدین شرح است[۷]:
ρ (∂Y_i)/∂t+ ρu (∂Y_i)/∂x= ρD_i (∂^۲ Y_i)/(∂x^2 )+ r ̇ ̂_i M_i(4)

اندازه حرکت (ممنتوم)

ρ (∂U ̅_i)/∂t+ρ (∂(U_i U_j ) ̅)/(∂x_j )=- (∂P ̅)/(∂x_i )+∂/(∂x_j )(μ (∂(U_i ) ̅)/(∂x_j )-ρ(U_i^́ U_j^́ ) ̅)+ρ(G_i ) ̅(۵)

 

معادله ممنتوم برای مقادیر متوسط سرعت نسبت به معادله ممنتوم برای مقادیر لحظه ای سرعت، دارای یک ترم اضافی(-ρ(U_i^́ U_j^́ ) ̅) می باشد، که بیانگر اثر تبادل ممنتوم در مقیاس اغتشاشی بوده و از جنس تنش است و آن را تنش رینولدزی می نامند. با توجه به تحقیقات گذشته، مدل شبیه سازی گردابه های بزرگ دارای دقت بالاتری، و البته هزینه محاسباتی بالاتر نسبت به (RANS) دارد.
از طرف دیگر یکی از معایب (RANS) عدم توانایی آن در پیش بینی گردابه های بزرگ کنترل کننده فرآیند اختلاط است[۸]. با پیشرفت توان محاسباتی کامپیوترها، توجه به مدل های (LES) برای بهره مندی از دقت بالاتر این روش ها، بیشتر شد[۹]. اولین مطالعه شاخص در زمینه استفاده از (LES) در تعیین حرکت دود حاصل از آتش توسط مک گراتان و همکارانش[۱۰] در موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی ایالات متحده انجام شد. در مطالعه ایشان روش(LES) با مدل زیر شبکه اسماگورینسکی برای تعیین حرکت دود جریان القایی توسط آتش در محیط باز و بسته مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق مدل سازی احتراق با روش کسر حجمی مخلوط انجام شد. در این مدل آتش به عنوان عناصر لاگرانژی فرض شد که از خود حرارت آزاد می کند.
منظور آن است که نرخ حرارت آزاد شده بین تعدادی ذره جامد با توزیع معین تقسیم می شود. این ذرات جامد جایگزین دود شده و جریان القایی روی آتش به آنها اعمال می شود.در واقع نرخ حرارت آزاد شده توسط آتش، به عنوان پارامتر ورودی استفاده شد.
نتایج میدان دما و سرعت در مرجع[۱۰] برای دو نمونه موردی بررسی و با نتایج تجربی سازگاری خوبی دارد. این مطالعه پایه ای منجر به توجه محققان به استفاده از (LES) در شبیه سازی آتش شد.
در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ که یکی از روشهای(SRS) می باشد، گردابه های بزرگ مستقیماً توسط معادلات ناویر-استوکس فیلتر شده حل می شوند، این کار با فیلتر کردن نوسانات اغتشاشی و حذف مقیاس های کوچک زمانی و مکانی انجام می-شود و گردابه های کوچک توسط مدل های زیر شبکه مدل سازی می شوند.
در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ نوعی فیلترگیری پایین گذر جهت جداسازی مقیاس های حرکت طبق معادله (۶) به کار می رود:
∅ ̅(x_i,t)=∫_(-∞)^(+∞)▒∅((x_i ) ̅-(x_i^́ ) ̅,t)G((x_i ) ̅,(x_i^́ ) ̅;∆ ̅)d(x_i^́ ) ̅(۶)
که در آن G تابع فیلترگیری و ∆ ̅ پهنای فیلتر می باشد، در کار حاضر فیلترگیری از نوع جعبه ای بوده و در گسسته سازی مستتر است.
با فرض امکان جابجایی اپراتور فیلترگیری و مشتق گیری مکانی، معادله پایستگی اندازه حرکت برای سیال تراکم ناپذیر با فرض بوزینسک و گرانروی ثابت به صورت رابطه (۷) حاصل می شود:

∂(ρ(u_i ) ̅ )/∂t+∂(ρ(u_i ) ̅(u_j ) ̅ )/(∂x_j )=-(∂P ̅)/(∂x_i )+∂/(∂x_j ) (σ_ij )-(∂τ_ij)/(∂x_j )(7)
σ_ij تانسور تنش ناشی از لزجت مولکولی وτ_ij تانسور تنش در مقیاس زیر شبکه (SGS) (مقیاس کوچکتر از اندازه شبکه) می-باشد:
σ_ij =[μ((∂(u_i ) ̅)/(∂x_j )+(∂(u_j ) ̅)/(∂x_i ))]-2/3 μ (∂(u_i ) ̅)/(∂x_i ) δ_ij(8)

 

τ_ij^sgs=(u_i u_j ) ̅- (u_i ) ̅(u_j ) ̅(۹)
در این حالت از یک مدل لزجت گردابه ای برای ارتباط بین تنش های زیر شبکه τ_ij و تانسور نرخ کرنش بزرگ مقیاس S ̅_ij به صورت رابطه (۱۰) استفاده می¬شود:
τ_ij=1/3 τ_kk δ_ij-2ν_T S ̅_ij(10)
که در آن τ_kk بخش ایزوتروپیک تنش های SGS بوده و به ترم فشار استاتیک فیلتر شده افزوده می شود. تانسور τ_kk نیز با توجه به رابطه (۱۱) مدل می شود:
τ_kk=2ρ ̅C_k ∆^۲ |S ̅_ij |(11)

اسماگورینسکی در سال ۱۹۶۳ اولین مدل پیشنهادی را برای ν_T (گرانروی گردابه ها) ارائه نمود. با فرض تعادل میان نرخ تولید و اتلاف انرژی آشفته رابطه اسماگورینسکی برای گرانروی گردابه های (SGS) عبارت است از:
ν_T=C_s (∆^۲ ) ̅|S ̅ |(۱۲)
|S ̅ |=√(۲S ̅_ij S ̅_ij )(13)
∆ = √((∆x)^2+(∆y)^2 〖+ (∆z)〗^۲ ) (۱۴)
S ̅_ij= 1/2 ((∂(u_i ) ̅)/(∂x_j )+(∂(u_j ) ̅)/(∂x_i ))(15)
مدل اسماگورینسکی یک مدل ساده، مقاوم و اقتصادی است که به عنوان اولین انتخاب در اکثر شبیه سازی های (LES) استفاده می شود. علی رغم تمام این مزیت ها، این مدل یک مشکل مشخص داشته و آن عدم وجود یک مقدار منفرد برای ثابت C_S است که در تمام مسائل صدق کند. لیلی[۱۱]، برای توربولانس ایزوتروپ با استفاده از از تئوری آبشار انرژی کلموگروف و فرض عدد موج قطع در محدوده اینرسی ثابت اسماگورینسکی C_S=√C را مقداری مابین ۱۸/۰ و ۲۳/۰ بدست آورد. در کد FDS این ثابت به صورت پیش فرض ۲/۰ در نظر گرفته شده است.

پایستگی انرژی

با اعمال قانون اول ترمودینامیک بر یک المان دیفرانسیلی از سیال، معادلات پایستگی انرژی برای سیال بدست خواهد آمد:
∂/∂t (ρh_s )+∇.(ρh_s u)=(∂P/∂t+u.∇P)+q ̇^‴-q ̇_b^‴-∇q ̇^‴+ε(۱۶)
که در آن h_s نماینده آنتالپی سیال و تابعی از دما می باشد و همچنین ε نماینده اضمحلال در معادله انرژی می باشد. جمله q ̇^‴ نماینده نرخ رهایش حرارت بر واحد حجم توسط واکنشی شیمیایی می باشد. جمله q ̇_b^‴ انرژی منتقل شده به منظور تبخیر قطرات موجود در سیال می باشد. رابطه (۱۷) نرخ انتقال حرارت از طریق تشعشع و هدایت حرارتی را نشان می‌دهد.
q ̇^‴=-k∇T-∑▒〖h_(s.a) ρD_a ∇Y_a+q ̇_r^‴ 〗(۱۷)

بررسی استقلال حل از شبکه:

یکی از مسائل اصلی در حل عددی معادلات با مشتقات جزئی ایجاد شبکه بندی مناسب می باشد. با ایجاد یک شبکه بندی مناسب می توان حل یک سیستم معادلات دیفرانسیل را تا حد زیادی ساده نمود و بالعکس انتخاب نامناسب محل نقاط شبکه می تواند باعث ناپایداری یا عدم همگرایی در محاسبات گردد. برای اطمینان از درستی حل ابتدا باید استقلال حل از شبکه و سپس مقایسه حل عددی با نتایج آزمایشگاهی صورت گیرد. از آنجایی که روش شبیه سازی گردابه های بزرگ بسیار به اندازه مش بندی برای انجام فیلتراسیون وابسته است، لذا انتخاب اندازه سلول به دلیل داشتن گرادیان های حرارتی و جرمی بایستی به درستی انتخاب گردد. یکی از مهمترین روابط جهت مشخص کردن اندازه سلول رابطه (۱۸) است[۵]:
D^*=(Q/(ρ_∞ C_p T_∞ √g))^(2/5)(18)
که در آن Q نرخ حرارت آزاد شده بر حسب kW ،ρ_∞ چگالی سیال بر حسب kg⁄m^3 ، C_p ظرفیت گرمایی ویژه در فشار ثابت بر حسب kJ⁄kgk، T_∞ دما بر حسب k و g ثابت گرانش بر حسب m⁄s^2 است. از طرفی میدانیم رابطه (۱۸) اندازه سلول بی بعد را نشان می دهد که می بایست در نامعادله (۱۹) صدق کند[۵]:
۴<(c_f D^*/δ_x )<16(19)
که در آن δ_x اندازه سلول انتخابی و C_f یک مقدار ثابت برابر ۶/۰ است. در این حل از یک شبکه منظم با ابعاد ۲۵ سانتی متر استفاده شده و در نقاط با گرادیان سرعت بیشتر، ابعاد مش تا ۵/۱۲ سانتیمتر ریز شده است. با توجه به توضیحات بالا شبکه دارای ۹۹۰۳۰۰ سلول محاسباتی است.

جدول ۲: اندازه سلول های مورد مطالعه استقلال حل از شبکه
شماره اندازه سلول(متر)
۱ ۳۵/۰
۲ ۳۰/۰
۳ ۲۵/۰
۴ ۲۰/۰

شکل ۳: بررسی استقلال حل از شبکه  برای دما در نزدیکی منبع آتش 

همانطور که در شکل (۳) نشان داده شده است نتایج مربوط به حالت ۳ و ۴ بسیار منطبق هستند و به جهت کاهش زمان محاسبات از حالت سوم برای شبکه بندی استفاده شده است.

اعتبار سنجی:

جهت اطمینان از نتایج بدست آمده کار آقای دکرز و همکارانشان[۱۲] تعریف و مورد بررسی و شبیه¬سازی قرارگرفته است. آنها در این مقاله بیان می¬کنند هدف اصلی مطالعه، تحقیق بر روی تأثیر سیستم کنترل دود و گرما در پارکینگ به کمک تهویه مکانیکی اجباری است که در یک مورد آتش¬سوزی انجام گرفته (به طور تجربی)، میزان آزاد سازی حرارت مورد نیاز توسط حوضچه های مایع آتش مورد آزمایش قرار دادند و در نهایت دریافتند که پارامترهای زیر تأثیر زیادی بر شبیه¬سازی دارند:
۱. نرخ حرارت آزاد شده
۲. نرخ جریان خروجی دود
۳. الگوی جریان ( رفتار جریان) – از طریق بازشدن دمپرهای ورودی
۴. حضور یا عدم حضور مقطع عرضی تیرچه ها

شکل ۴:  هندسه کار آقای دکرز

 

شرایط مرزی مسئله بدین شرح است:
هندسه : طول:۳۰ متر، عرض: ۹/۲۸ متر، ارتفاع: ۹/۲ متر
۴ فن اگزاست به ظرفیت ۵۰،۰۰۰ متر مکعب برساعت
تأمین هوای تازه به صورت طبیعی از بازشوها در نظر گرفته شده است.
ظرفیت جت فن¬ها: ۷۰۰۰ متر مکعب بر ساعت
منبع آتش: هگزان(C_6 H_14) ، ۳ متر در ۵/۱ متر

شکل ۵: مقایسه شبیه سازی انجام شده با کار دکرز [۱۲]

در شکل (۵) دکرز به بررسی میدان دما درحالت تجربی در بازه طولی فضا در دو حالت بدون جت فن و با جت فن پرداخته است. مطابقت نتایج شبیه سازی شده با نتایج تجربی دکرز و همکاران دلالت بر درستی و صحت روش شبیه سازی دارد

نتایج:

در این بخش نتایج کانتورهای سرعت ، دما و محدوده دید در ارتفاع ۷/۱ متری از کف پارکینگ در مقایسه حریق یک خودرو و دو خودرو ارائه می گردد. درشکل (۶) نمودار نرخ حرات آزاد شده حریق یک خودرو و دو خودرو را مشاهده می کنید:

 


شکل ۶: تصویر (۱) نمودار نرخ حرارت آزاد شده ۱ خودرو 

 

       تصویر (۲) نمودار نرخ حرارت آزاد شده ۲ خودرو

 بررسی نقاط کور:

برای بررسی نقاط کور می بایست از کانتور سرعت استفاده کرد و در نقاطی که سرعت هوا نزدیک به صفر است نقاط کور بوجود می-آید. شکل (۷) کانتور سرعت در پارکینگ را نمایش می دهد:


شکل ۷: کانتور سرعت در ارتفاع ۷/۱ متری در دقیقه ۱۰
تصویر (۱) میدان سرعت هنگام حریق ۱ خودرو – تصویر (۲) میدان سرعت هنگام حریق ۲ خودرو

بررسی میدان دما:

با توجه به نمودار انرژی آزاد شده از حریق، بحرانی ترین نقطه از نظردمایی، دقیقه ۲۰ و در بالاترین ارتفاع پارکینگ است که به بررسی کانتورهای دما در این زمان و مکان می پردازیم. شکل (۸) کانتور دما در پارکینگ را نمایش می دهد.

 


شکل ۸: کانتور دما در ارتفاع ۵/۲ متری در دقیقه ۲۰
تصویر (۱) میدان دما هنگام حریق ۱ خودرو – تصویر (۲) میدان دما هنگام حریق ۲ خودرو

بررسی میدان دید:


شکل ۹: کانتور میدان دید در ارتفاع ۷/۱ متری در دقیقه ۱۰
تصویر (۱) میدان دید هنگام حریق ۱ خودرو – تصویر (۲) میدان دید هنگام حریق ۲ خودرو

نواحی خاکستری مقدار ۱ متر را برای دید افقی نمایش می دهند.

شکل ۱۰: کانتور میدان دید در ارتفاع ۷/۱ متری در دقیقه ۴۲ 

در شکل (۱۰) با مشاهده و مقایسه کانتورهای میدان دید مشاهده می شود که کمترین میزان دید افقی در بدترین شرایط به
۱ مترخواهد رسید و پس از گذشت ۴۰ دقیقه از شروع حریق سیستم تهویه، دید اولیه را به پارکینگ باز می گرداند.

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی:

شبیه سازی دود و آتش برای سناریوی تعریف شده در پارکینگ (۲-) ساختمان ستاره ونک در دو حالت نرخ حرارت آزاد شده ناشی از حریق یک خودرو و حریق دو خودرو با نرم افزار پایروسیم انجام شده است. حال با توجه به مطالب بیان شده و نتایج بدست آمده در بخش قبل، مشاهده می شود با گذشت ۱۰ دقیقه از شروع حریق (شروع آزادسازی انرژی با بالاترین نرخ) با توجه به شکل (۶) سرعت در هیچ نقطه از پارکینگ صفر نیست این به معنی آن است که هوا در هیچ نقطه از پارکینگ ساکن نخواهد بود و به جانمایی صحیح جت فن ها و همچنین انتخاب درست تجهیزات دلالت دارد.

شکل ۱۱: مقاطع در نظر گرفته شده برای بررسی کانتور سرعت در پارکینگ

با مطالعه کانتورهای میدان دما در شرایط مقایسه حریق یک خودرو و دو خودرو، مشاهده می کنیم در نزدیکی سقف پارکینگ و محل قرارگیری جت فن ها دما درحدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد است که این دلالت بر عملکرد صحیح سیستم جت فن را دارد و همچنین تأثیر هوای تازه بر دمای پارکینگ را آشکار می کند. از نکات بسیار مهمی که می توان به آن اشاره کرد حفاظت سازه ساختمان در برابر حریق است که تأثیر عمل دمش در جت فن ها نسبت به مکش در سیستم کانال کشی به وضوح مشخص است.
با مطالعه و بررسی کانتور میدان دید در زمان های مختلف و در شرایط حریق یک خودرو و دو خودرو مشاهده می شود که با وجود سیستم تهویه به کمک جت فن می توان سطح دید افقی را تا زمان رسیدن آتش نشانان جهت خروج متصرفان در پارکینگ حفظ کرد.

مراجع و منابع:

Morgan, H.P., Banhove, B., De Smedt, J-C., “Extending the principles of impulse ventilation in tunnels apply to smoke control in Car Parks”, International Journal on Engineeri Performance-BaseFireCodes, No. 2, Volume 6, pp. 53-71, 2004.
[۲] Wang, H.Y., “Prediction of soot and carbon monoxide production in a ventilated tunnel fire by using a computer simulation”, Fire Safety Journal,No. 45, pp. 394-406, 2009.
[۳] Viegas, Joao Carlos., “The use of impulse ventilation for smoke control in underground car parks”,
Tunnelling and Underground Space Technology, No. 25, pp. 42-53, 2010.
[۴] Essam E, Khalil., Sherif M,Gomaa., Mahmoud, Fouad,. “Ventilation System Design for Underground
Car Park”, Open Journel of Technology & Engineering Discillines, No. 1,pp. 30-41, 2015.
[۵] McGrattan, Kevin., Mc Dermott, Randall., Fire Dynamic Simulator Technical Reference Guide, National Insitute of Standards and Technology, Volume 1, pp. 13-40, 2016.
[۶] Turns, Stephan.R., An Introduction to combustion concept and Applications,pp. 83-108, 2012.
[۷] Baum, H.R., McCaffery, B.J., “Fire induced flow field-theory and experiment”, Fire Safety Science, No.2, pp. 129-148, 1989.
[۸] Cook, A.W., Riley, J.J., “Subgrid-Scale Modeling for Turbulent Reacting Flows”, Combustion and Flame,Volume 112, pp. 593-606, 1998.
[۹] M, Lesieur., O, Metais., P, Comte., Large-Eddy Simulations of Turbulent, Cambridge University Press, https://doi.org/10.1017/CBO9780511755507, 2005.
[۱۰] McGrattan, K.B., Baum, H.R., Rehm, R.G., “Large Eddy Simulations of Smoke Movement”, Fire
Safety Journal,Volume 30, pp. 161-178, 1998.
[۱۱] Lilly D.K., “The Representation of small-Scale Turbulence in Numerical Simulation Experiments,” Procecdings of IMB Scientific Computing Symposium on Environmental Scienes,Volume 1, pp.195-210, 1967.
[۱۲] Deckers, X., Haga, S., Sette, B., Merci, B., “Smoke control in case of fire in a large car park: Full-scale experiments”, Fire Safety Journal,Volume 57, pp. 11-21, 2013

Leave a Comment