Přednáška č. 8b FIRE DYNAMICS SIMULATOR (FDS) Petr HEJTMÁNEK Náplň přednášky Co nám dnešek přichystal. FDS (Fire Dynamics Simulator) Úvod

Transkript

1 Přednáška č. 8b FIRE DYNAMICS SIMULATOR (FDS) Petr HEJTMÁNEK M ODELOVÁNÍ DYNAM IKY P OŽ ÁRU A EVAKUACE ČVUT V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ KATEDRA KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB ZS 2016/17 Náplň přednášky Co nám dnešek přichystal A. CFD (Computational Fluid Dynamics) B. úvod a struktura instalace ovládání základní příkazy MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 2 z 37 Úvod autoři: NIST National Institute of Standards and Technology (USA) VTT Teknologiska forskningscentralen (Finsko) historie: vývoj započat před cca 25 lety první verze 2000 dnes verze zdarma MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 3 z 37 1

2 Úvod co FDS umí: transport tepla a kouře prouděním a sáláním, přestup tepla mezi vzduchem a pevnými povrchy, transport tepla (jednorozměrný) vedením uvnitř pevných povrchů, pyrolýza pevné či kapalné fáze a proces hoření plynných produktů, šíření plamene a rozvoj požáru, aktivace tepelných a kouřových detektorů, sprinklerové skrápění a hašení vodou (vodní mlhou) apod. apod. MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 4 z 37 Úvod co FDS neumí: rychlá proudění (Mach > 0,3), např. exploze, kulaté a šišaté tvary (pouze pravoúhlá síť), uvažovat entity menší než výpočetní buňka, apod. MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 5 z 37 CFD (Computational Fluid Dynamics) Struktura CFD FDS pre-procesor procesor post-procesor textový editor FDS Smokeview, tabulky Mixture Fraction / Finite-rate hoření mnoho dalších programů a aplikací submodely (pro požár) turbulence LES / DNS toková metoda radiace sdílení tepla výpočet vedení tepla (konvekce, kondukce) MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 6 z 37 2

3 Náplň přednášky Co nám dnešek přichystal A. CFD (Computational Fluid Dynamics) B. úvod a struktura instalace ovládání základní příkazy MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 7 z 37 Instalace FDS-SMV (60 MB) c:\program Files\firemodels\FDS6 restart bez ikony, bez menu Start MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 8 z 37 Instalace MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 9 z 37 3

4 Náplň přednášky Co nám dnešek přichystal A. CFD (Computational Fluid Dynamics) B. úvod a struktura instalace ovládání základní příkazy MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 10 z 37 Ovládání preprocesor zápis kódu do poznámkového bloku přeuložit fungující model procesor aprompt.bat / cmd / správce souborů soubory CHID.out, CHID. smv, CHID_devc.csv, CHID_hrr.csv post-procesor Smokeview pohyb / zoom tabulkový procesor (Excel) MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 11 z 37 Náplň přednášky Co nám dnešek přichystal A. CFD (Computational Fluid Dynamics) B. úvod a struktura instalace ovládání základní příkazy MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 12 z 37 4

5 obecné název (popis) &HEAD CHID = 'pokoj', TITLE = 'libovolny popis'/ volitelné (MISCellaneous) &MISC SURF_DEFAULT = 'STENA', RESTART=.TRUE. / &DUMP DT_RESTART = 50.0 / značky & / 'nazev'.true. MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 13 z 37 čas (&TIME) &TIME T_END = 300.0/ pro kontrolu modelu &TIME T_END = 0.0/ MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 14 z 37 výpočetní prostor (síť = &MESH) &MESH IJK=30,15,13, XB=0.0,6.0,0.0,3.0,0.0,2.6 / počet buněk s rozmyslem! nutno popsat okrajové podmínky &MESH (pomocí &VENT) MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 15 z 37 5

6 výpočetní prostor (síť = &MESH) &MESH ID='s1', IJK=30,15,13, XB=0.0,6.0,0.0,3.0,0.0,2.6/ &MESH ID='s2', IJK=10,15,20, XB=6.0,8.0,0.0,3.0,0.0,4.0/ MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 16 z 37 materiály (&MATL = MATeriaL) &MATL ID ='BETON' DENSITY = CONDUCTIVITY = 1.2 SPECIFIC_HEAT = 0.88 / HEAT_OF_COMBUSTION HEAT_OF_REACTION BOILING_TEMPERATURE MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 17 z 37 &SURF přednastavené hodnoty &SURF OPEN INERT MIRROR PERIODIC MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 18 z 37 6

7 &SURF ID ='STROP' MATL_ID ='BETON' COLOR ='GRAY' THICKNESS = 0.2 / TRANSPARENCY TMP_FRONT HRRPUA IGNITION_TEMPERATURE BACKING BURN_AWAY MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 19 z 37 &SURF ID ='DREVENY_OBKLAD + STROP', MATL_ID(1,1) ='DREVO', MATL_ID(2,1) ='BETON', THICKNESS(1:2) =0.03,0.2/ & SURF ID ='ZDENA_STENA', MATL_ID(1,1:2) ='CIHLA', 'VODA', MATL_MASS_FRACTION(1,1:2)=0.95, 0.05, COLOR ='RED', THICKNESS =0.20/ MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 20 z 37 &SURF ID = 'FIRE', HRRPUA = 1778, RAMP_Q = 'fireramp' / &RAMP ID = 'fireramp', T = 0.0, F = 0.0 / &RAMP ID = 'fireramp', T = 168.0, F = 0.63 / &RAMP ID = 'fireramp', T = 211.0, F = 1.0 / &RAMP ID = 'fireramp', T = 664.0, F = 0.0 / MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 21 z 37 7

8 MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 22 z 37 &VENT XB = 6.0,8.0, 0.0,0.0, 0.0,4.0, SURF_ID = 'OPEN' / &VENT MB = 'YMIN', SURF_ID = 'OPEN' / MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 23 z 37 &VENT XB = 4.8,5.4, 2.2,2.8, 0.6,0.6, SURF_ID = 'FIRE', COLOR = 'BLACK' / &VENT XB = 0.0, 3.8, 0.0, 2.4, 2.4, 2.4, SURF_ID='DREVENY_OBKLAD + STROP', COLOR='SEPIA'/ MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 24 z 37 8

9 pevná tělesa (&OBST = OBSTacle) x otvory (&HOLE) &OBST XB = 0.0,0.2,0.0,2.4,0.0,2.4 / MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 25 z 37 pevná tělesa (&OBST = OBSTacle) x otvory (&HOLE) &OBST XB = 0.2,0.2,0.0,2.4,0.0,2.4 MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 26 z 37 pevná tělesa (&OBST = OBSTacle) x otvory (&HOLE) &OBST XB = 0.0, 0.2, 0.0, 2.4, 0.0, 2.4 SURF_ID ='INERT' SURF_IDS ='INERT' 'BETON','INERT' SURF_ID6 ='INERT' 'BETON','INERT' 'INERT' 'INERT' 'INERT' MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 27 z 37 9

10 pevná tělesa (&OBST = OBSTacle) x otvory (&HOLE) &OBST XB = 0.0,0.2,0.0,2.4,0.0,2.4 &HOLE XB = -0.01,0.21,0.8,1.6,-0.01, 2.0 / MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 28 z 37 reakce (&REAC = REACtion) MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 29 z 37 reakce (&REAC = REACtion) &REAC FUEL ='PROPANE' / &REAC FUEL ='propan', FORMULA ='C3H8' / &REAC FUEL ='propan', C=3, H=8 / &REAC ID='DREVO', FUEL='REAC_FUEL', C=6.3, H=7.1, O=2.1, SOOT_YIELD=0.008 / MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 30 z 37 10

11 měřicí zařízení &DEVC = DEViCe &SLCF = SLiCe File &BNDF = BouNDary File &ISOF = ISOsurface File MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 31 z 37 &DEVC ( CHID_devc.csv) &DEVC XYZ = 5.0,2.6,2.4, QUANTITY = 'THERMOCOUPLE', ID = 'TC_1' / 'THERMOCOUPLE', 'WALL TEMPERATURE', 'VELOCITY', 'GAUGE HEAT FLUX' &DEVC XB = 3.0,3.0, 1.6,1.6, 0.0,2.6, QUANTITY = 'UPPER TEMPERATURE', ID = 'UPPER TEMPERATURE' / MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 32 z 37 &SLCF &SLCF XB = x1, x2, y1, y2, z1, z2 &SLCF PBX = 5.0, QUANTITY = 'TEMPERATURE', VECTOR =.TRUE./ MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 33 z 37 11

12 &BNDF &BNDF QUANTITY='WALL TEMPERATURE' / &ISOF &ISOF QUANTITY='TEMPERATURE', VALUE(1)=50.0, VALUE(2)=150.0, VALUE(3)=550.0 / MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 34 z 37 Zobrazení výsledků Smokeview tabulkový procesor nutná úprava dat MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 35 z 37 Literatura Wald a kol.: Modelování dynamiky požáru v budovách manuály FDS, SMV příklady diskuse na internetu MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 36 z 37 12

13 Konec MDPE MODELOVÁNÍ DYNAMIKY POŽÁRU A EVAKUACE ZS 2016/17 PŘEDNÁŠKA Č. 2a 37 z 37 13