Modélisation et calcul du feu. Calcul des facteurs dangereux d'un incendie dans une pièce à son stade initial

Introduction

Dans les conditions modernes, le développement de solutions rentables et efficaces lutte contre l'incendie est impensable sans une prévision scientifiquement fondée de la dynamique des facteurs d'incendie dangereux (RHF).

La prévision OFP est nécessaire :

· lors de la création et de l'amélioration des systèmes de signalisation et systèmes automatiques extinction d'incendie;

· lors de l'élaboration de plans opérationnels d'extinction (planification des actions des unités de combat en cas d'incendie);

· lors de l'évaluation des limites réelles de résistance au feu ;

· pour le calcul du risque d'incendie et de nombreuses autres fins.

Méthodes modernes La prévision OFP permet non seulement de prédire les incendies probables, mais également de modéliser les incendies qui se sont déjà produits pour leur analyse et évaluation de l'effet du RTP.

Les risques d'incendie affectant les personnes et valeurs matérielles(conformément à la loi fédérale Fédération Russe du 22 juillet 2008 n° 123-FZ " Règlement technique sur les exigences la sécurité incendie") sommes:

flammes et étincelles

· fièvre environnement;

· concentration réduite en oxygène;

· produits toxiques de combustion et de décomposition thermique;

· visibilité réduite dans la fumée ;

flux de chaleur.

D'un point de vue scientifique, les risques d'incendie sont des concepts physiques et, par conséquent, chacun d'eux est représenté quantitativement par une grandeur physique.

Les méthodes scientifiques modernes de prédiction de la RPP sont basées sur des modèles mathématiques du feu. Le modèle mathématique de l'incendie décrit de la manière la plus vue généraleévolution des paramètres de l'état de l'environnement dans la pièce au fil du temps, ainsi que des paramètres de l'état des structures enveloppantes de cette pièce et de divers éléments d'équipement (technologiques).

Les équations de base qui composent le modèle mathématique d'un incendie découlent des lois fondamentales de la nature : la première loi de la thermodynamique et la loi de conservation de la masse. Ces équations reflètent et relient l'ensemble des processus interdépendants et interdépendants inhérents à un incendie, tels que le dégagement de chaleur résultant de la combustion, le dégagement de fumée dans la zone de la flamme, les modifications des propriétés optiques environnement gazeux, émission et distribution de gaz toxiques, échange gazeux de la pièce avec l'environnement et avec les pièces adjacentes, échange de chaleur et chauffage des enveloppes du bâtiment, réduction de la concentration en oxygène dans la pièce.

Les méthodes de prédiction de la RPP se distinguent selon le type de modèle mathématique d'un incendie. Les modèles mathématiques d'un incendie dans une pièce sont conditionnellement divisés en trois types: intégral, zone et champ (différentiel).

Pour faire une prévision scientifiquement fondée, il est nécessaire de se référer à l'un ou l'autre modèle de feu. Le choix du modèle est déterminé par le but (tâches) de la prévision (recherche) pour les conditions d'unicité données (caractéristiques de la pièce, matériau combustible, etc.) en résolvant un système d'équations différentielles qui constituent la base de la modèle mathématique sélectionné.

Le modèle d'incendie intégré permet d'obtenir des informations (c'est-à-dire permet de faire une prévision) sur les valeurs volumétriques moyennes des paramètres de l'état de l'environnement dans la pièce à tout moment du développement du feu. Dans le même temps, afin de comparer (corréler) les paramètres moyens (c'est-à-dire le volume moyen) du milieu avec leurs valeurs limites en zone de travail, des formules obtenues sur la base d'études expérimentales de la distribution spatiale des températures, des concentrations de produits de combustion, de la densité optique des fumées, etc. sont utilisées.

Cependant, même en utilisant le modèle de feu intégral, pour obtenir solution analytique système d'équations différentielles ordinaires dans le cas général est impossible. La mise en œuvre de la méthode de prévision choisie n'est possible que par sa résolution numérique par simulation informatique.

1. Thème et tâches dissertation

Le travail de cours est l'un des types de travail pédagogique indépendant des étudiants sur le développement Matériel pédagogique et la dernière étape d'étude des méthodes de prédiction de RPP basées sur des modèles mathématiques d'incendie, envisagées dans la discipline "Prévision des facteurs d'incendie dangereux", ainsi qu'une forme de contrôle par établissement d'enseignement pour le niveau de connaissances et de compétences pertinentes des cadets.

Le travail de cours fixe les tâches suivantes aux étudiants :

· consolider et approfondir les connaissances dans le domaine de la modélisation mathématique de la dynamique du risque incendie ;

· sur le exemples concrets obtenir des informations sur le degré d'interdépendance et d'interdépendance de tous les processus physiques inhérents à un incendie (échange de gaz d'une pièce avec l'environnement, dégagement de chaleur dans la zone de la flamme et échauffement des structures du bâtiment, émission de fumée et modifications des propriétés optiques du gaz fluide, dégagement et distribution de gaz toxiques, etc.) ;

· maîtriser la méthode de prédiction du RPP à l'aide d'un programme informatique mettant en œuvre un modèle mathématique intégral d'un incendie ;

· acquérir des compétences dans l'utilisation de programmes informatiques dans l'étude des incendies.

Le thème et le but du travail de cours sont la prédiction des risques d'incendie dans une pièce (dont le but et les autres caractéristiques sont déterminés par l'option d'affectation).

2. Exigences relatives au contenu et à la conception du travail de cours

Le travail de cours est réalisé conformément aux directives et se compose d'une note de règlement et d'explication et d'une partie graphique. Le règlement et la note explicative consistent en un texte explicatif, les résultats des calculs sous forme de tableaux, de dessins et de schémas, reflétant caractéristiques géométriques objet et une image d'échange de gaz dans la pièce lors d'un incendie. La partie graphique est représentée par des graphiques de l'évolution des risques d'incendie dans la pièce au fil du temps.

Le matériel de référence pertinent est donné dans les annexes des lignes directrices et dans la littérature recommandée.

Avant de poursuivre les travaux de cours, il est nécessaire: d'étudier le matériel sur la discipline, de se familiariser avec les instructions méthodologiques, de sélectionner la littérature pédagogique, de référence et normative recommandée. Les réponses pour chaque élément du devoir sont données sous forme développée avec justification.

Le travail doit être fait proprement, à l'encre noire ou imprimé en noir sur des feuilles imprimées A4. Le texte de la note explicative doit être écrit lisiblement, sans abréviations de mots (à l'exception des abréviations généralement acceptées), sur un côté de la feuille. La version informatique de l'œuvre est dactylographiée dans le traitement de texte Word, police Times New Roman avec un interligne de 1 à 1,5. Taille de la police pour le texte - 12 ou 14, pour les formules - 16, pour les tableaux - 10, 12 ou 14. Marges sur la feuille - 2 cm de tous les côtés. Retrait de paragraphe d'au moins 1 cm.

Lors du calcul du temps d'évacuation requis, des formules et des valeurs qui y sont substituées, des unités de mesure des quantités physiques obtenues dans la réponse doivent être données.

Les titres de section et de chapitre sont écrits en majuscules. Titres de sous-sections - lettres minuscules (sauf pour la première majuscule). La césure des mots dans les titres n'est pas autorisée. Il n'y a pas de point à la fin du titre. La numérotation des tableaux, figures et graphiques doit être continue.

Les pages de cours doivent être numérotées avec des chiffres arabes. La première page est la page de titre, la seconde est la tâche pour terminer le travail de session, la troisième est le contenu, etc. Sur la première page de la dissertation, le numéro n'est pas mis. Les pages de la dissertation, à l'exception de la page de titre, et les devoirs pour la dissertation doivent être numérotés. Le formulaire de tâche pour le travail de cours est donné en annexe 1.

Sur le titre de page doit être précisé :

le nom du ministère, de l'établissement d'enseignement et du département où se déroulent les travaux de cours;

le sujet du travail de cours et l'option d'affectation ;

NOM ET PRÉNOM. l'étudiant qui a terminé le travail de cours;

grade, fonction, nom complet superviseur scientifique;

ville et année du travail de cours.

A la fin de l'ouvrage, il est nécessaire d'indiquer la littérature utilisée (nom et initiales de l'auteur, titre complet du livre, éditeur et année de publication). Les travaux de cours terminés doivent être signés, datés et soumis pour vérification à la faculté d'enseignement à distance. La présence de l'admission à la soutenance est la base pour convoquer l'auditeur à la séance d'examen de laboratoire.

Si le travail satisfait aux exigences, le responsable autorise sa défense. Les travaux reconnus comme ne répondant pas aux exigences sont retournés à l'étudiant pour révision.

La soutenance de mémoires par les étudiants de la faculté d'enseignement à distance peut être réalisée en session. Les résultats de la soutenance sont évalués selon un système en quatre points : « excellent », « bon », « satisfaisant », « insatisfaisant ». Le responsable du projet inscrit l'évaluation sur la page de titre du travail, dans la déclaration, le livret de l'élève et certifie par une signature. Seules les notes positives sont données.

A réception d'une note insatisfaisante, l'étudiant est obligé de refaire le travail sur nouveau sujet ou retravailler l'ancien.

3. Choix de l'option de tâche et des données initiales

L'option d'affectation pour terminer une dissertation est déterminée par le numéro dans la liste du groupe d'étude (par le numéro dans le journal du groupe). Le numéro de l'option est indiqué sur la page de titre du travail de cours. Selon l'année d'admission des étudiants à la formation (inscription en 2010, 2011, etc.), les données initiales pour les calculs (température de l'air atmosphérique et intérieur, dimensions du local et des ouvertures, paramètres de charge combustible, etc.) sont données dans les tableaux 1 à 5 (annexe 2).

Les données obtenues à l'aide de la simulation informatique et nécessaires pour compléter le chapitre 3 sont données individuellement sous forme électronique lors du cours d'introduction à la discipline.

Données supplémentaires pour toutes les options :

température critique pour le vitrage - 300°C ;

nombre d'ouvertures - 2 (fenêtres et porte);

ventilation mécanique anti-fumée - absente ;

installation d'extinction automatique d'incendie (AUP) - absente ;

tous les autres paramètres non spécifiés sont acceptés par défaut.

Abréviations, adopté dans la présentation du cours "Prévision des risques d'incendie":

OFP - risques d'incendie ;

PDZ - la valeur maximale autorisée du facteur d'incendie dangereux;

PRD - plan de pressions égales (plan neutre);

1.Conformément à l'option d'affectation du chapitre 1 du travail de cours, calculez les paramètres initiaux de la charge combustible dans la pièce en question.

2.Dessinez un plan du bâtiment, indiquez sur le plan les dimensions de la pièce et la charge combustible.

.Le chapitre 2 fournit une description du système d'équations différentielles, sur la base duquel un modèle mathématique intégral d'un incendie dans une pièce a été créé, avec une explication complète de toutes les grandeurs physiques qui y sont incluses.

.Conformément à l'option d'affectation pour les travaux de cours, prenez de l'enseignant des données tabulaires prêtes à l'emploi (tableau 1) sur la dynamique du développement des valeurs volumétriques moyennes du RPP lors du développement libre d'un incendie, calculées à l'aide du Programme informatique INTMODEL, qui implémente un modèle mathématique intégral d'un incendie dans une pièce.

5. Sur la base des données tabulaires, construire les dépendances graphiques correspondantes des paramètres volumétriques moyens sur le temps de développement du feu : m(t) ;

µm (t); lview(t); (t); (t); (t); cm(t); Yt); Sp(t); Gv (t); Gg (t); DP(t).

6.Faites une description et des conclusions comparatives sur les graphiques obtenus, expliquez les sauts dans les graphiques (le cas échéant).

7.Guidé par les données calculées à l'aide d'un programme informatique et des dépendances graphiques de l'OFP sur le temps, dans le 4ème chapitre du travail de cours, caractérisez la dynamique du développement de l'OFP individuel, la séquence d'occurrence de divers événements et décrivez généralement la prévision pour le développement d'un incendie.

.Déterminer la durée critique d'un incendie selon la condition que chaque risque d'incendie atteigne la valeur maximale admissible (volume moyen) et temps requisévacuation des personnes des locaux concernés :

a) selon des données de modélisation mathématique (pour résumer les résultats dans le tableau 2) ;

b) selon la méthodologie permettant de déterminer le temps écoulé entre le début d'un incendie et le blocage des voies d'évacuation en raison de la propagation des risques d'incendie, conformément à l'appendice n ° 5 de l'arrêté du ministère russe des urgences du 10 juillet, 2009 Non. des installations de production).

Les résultats des calculs doivent être reflétés dans le chapitre 4 du cours et des conclusions doivent y être tirées: quelles sont les similitudes et les différences entre ces méthodes, comment expliquer la différence dans les résultats des calculs.

9.Selon les résultats du tableau 2, tirez une conclusion sur la rapidité de fonctionnement des détecteurs d'incendie installés dans la pièce. En cas de travail inefficace, proposez-leur un remplacement alternatif (Annexe 3).

10.Calculer les paramètres RPP pour le niveau de la zone de travail (RPP je ) avec le développement libre d'un feu à un temps de 11 minutes, selon la formule :

(OFP je - OFP 0) = (OFP m - OFP 0)Z,

où OFP je - valeur locale du RPP ;

OFP 0- valeur initiale de l'OFP ;

OFP m - valeur moyenne volumique du facteur d'incendie dangereux ; - paramètre sans dimension calculé par la formule :

À H£ 6 moi,

où h- hauteur de la zone de travail, m;

H- hauteur de la pièce, m.

11.Les résultats des calculs RPP pour le niveau de la zone de travail sont inclus dans le tableau du chapitre 5 du travail de cours.

12.D'après les calculs obtenus pour un temps de 11 minutes :

a) donner un schéma des échanges gazeux dans le local pour un temps de développement du feu de 11 minutes avec un développement libre du feu ;

b) donner Description détaillée la situation opérationnelle dans l'incendie selon les calculs de l'OFP pour le niveau de la zone de travail, pour proposer des mesures d'évacuation des personnes en toute sécurité.

13.Faire une conclusion générale sur le travail de cours. La sortie doit inclure :

un) brève description objet;

b) analyse du RFR qui a atteint sa valeur maximale admissible à 11 minutes avec le développement libre d'un incendie ;

c) comparaison du temps critique pour l'apparition de PDZ pour les risques d'incendie selon les calculs du programme informatique INTMODEL et la méthodologie pour déterminer le temps entre le début d'un incendie et le blocage des voies d'évacuation en raison de la propagation des risques d'incendie à eux conformément à l'annexe n ° 5 de l'ordre du ministère russe des urgences du 10.07.2009 n ° 404 ;

d) analyse de l'opportunité de fonctionnement des détecteurs d'incendie installés dans les locaux, si nécessaire, propositions pour leur remplacement;

e) une description des actions du personnel de l'installation en cas d'incendie, sur la base des données obtenues lors des calculs ;

f) une description des actions des services d'incendie, basée sur l'hypothèse que l'heure de leur arrivée est de 10 minutes à partir du début du développement de l'incendie ;

g) recommandations au propriétaire des locaux et aux pompiers pour assurer une évacuation en toute sécurité en cas d'incendie dans les locaux. Les recommandations doivent être liées aux résultats de la prédiction de la dynamique RPP pour une pièce donnée ;

h) une conclusion sur la faisabilité et les perspectives d'utilisation de programmes informatiques pour calculer la dynamique de la RPP lors d'un incendie.

14.À la fin des travaux de cours, fournir une liste de la littérature utilisée.

5. Exemple de travail de cours

MINISTERE RUSSE DES SITUATIONS D'URGENCE

Budget de l'État fédéral pour l'éducation

établissement d'enseignement supérieur enseignement professionnel

"Institut de l'Oural de l'État pompiers

Ministère de la Fédération de Russie pour les affaires défense civile,

Situations d'urgence et élimination des conséquences des catastrophes naturelles »

Département de physique et de transfert de chaleur

COURS DE TRAVAIL

Thème : Prévision des risques d'incendie en entrepôt

Option numéro 35

Complété:

élève du groupe de formation Z-461

lieutenant supérieur service interne Ivanov I.I.

Vérifié:

maître de conférences du département

physique et transfert de chaleur, Ph.D., capitaine du service interne

Subacheva A.A.

Iekaterinbourg

pour les cours

dans la discipline "Prévision des risques d'incendie"

Auditeur Ivanov Ivan Ivanovitch

N° d'option 35 Bien 4 Groupe Z-461

Nom de l'objet : entrepôt de balles de coton

Donnée initiale

Pression de l'atmosphère du bloc, mm. rt. température st.760, 0C 20Block roomlength, m60height, m6width, m24temperature, 0S20 ouverture 1 - coupe inférieure régulière (porte), m0? largeur, coupe supérieure m3,6, ouverture m3, 0S20 ouverture 2 - normal (fenêtres) ? largeur, coupe inférieure m24, ouverture m1.2, 0С300top cut, m2.4Block loadkind of combustible materialcoton in ballessmoke emission Np*m 2/kg0.6longueur, émission m32.9CO, kg/kg0.0052largeur, émission m13.1CO 2, kg/kg0.578 quantité de GN, kg4320taux d'épuisement spécifique, kg/m 2*с0.0167chaleur dégagée MJ/kg16.7vitesse de propagation de la flamme, m/s0.0042consommation d'oxygène kg/kg1.15

Date limite: "____"__________

Auditeur ____________________ Superviseur _______________

1. Données initiales

La salle d'incendie est située dans un bâtiment d'un étage. Le bâtiment est construit à partir de structures préfabriquées en béton armé et de briques. Dans le bâtiment, avec l'entrepôt, il y a deux bureaux. Les deux salles sont séparées de l'entrepôt par un mur coupe-feu. Le plan de l'installation est présenté à la figure 1.

(Il est nécessaire de noter sur le schéma les dimensions de la pièce et la masse estimée de la charge combustible selon votre version !)

Riz. 1. Plan de construction

Dimensions de l'entrepôt :

longueur l1 = 60m;

largeur l2 = 24 mètres ;

hauteur 2h = 6 m.

Il y a 10 ouvertures de fenêtres identiques dans les murs extérieurs des locaux de l'entrepôt. La distance entre le sol et le bord inférieur de chaque ouverture de fenêtre YH = 1,2 m. La distance entre le sol et le bord supérieur de l'ouverture YB = 2,4 m. La largeur totale des ouvertures de fenêtre = 24 m. Le vitrage des ouvertures de fenêtre est en verre ordinaire. Le vitrage est détruit à une température volumétrique moyenne du milieu gazeux dans la pièce, égale à 300°C.

Le local de stockage est séparé des locaux de travail par des portes coupe-feu dont la largeur et la hauteur sont de 3 m. En cas d'incendie, ces ouvertures sont fermées. L'espace d'entrepôt a une porte le reliant à l'environnement extérieur. La largeur de l'ouverture est de 3,6 m. La distance entre le sol et le bord supérieur de la porte Yв = 3, Yн = 0. En cas d'incendie, cette porte est ouverte, c'est-à-dire température d'ouverture 20 0C.

Les sols sont en béton, avec revêtement en asphalte.

matériau combustible est le coton en balles. La part de la surface occupée par la charge combustible (GN) = 30 %.

La surface au sol occupée par le GN se trouve par la formule :

où? surface de plancher.

La quantité de matière combustible pour 1 Р0 = 10. La masse totale de matière combustible.

La combustion commence au centre de la zone rectangulaire occupée par le GM. Dimensions de ce site :

Les propriétés de GN sont caractérisées par les valeurs suivantes :

pouvoir calorifique Q = 16,7 ;

dégagement de monoxyde de carbone = 0,0052.

Il n'y a pas de ventilation mécanique dans les locaux. La ventilation naturelle est assurée par les ouvertures des portes et des fenêtres.

Le chauffage est central à l'eau.

Conditions atmosphériques extérieures :

pas de vent, température extérieure 20 0C = 293 K

pression (au niveau Y=h) Р un = 760 millimètres. rt. Art., c'est-à-dire = 101300 Pa.

Paramètres de l'état de l'ambiance gazeuse à l'intérieur du local avant l'incendie:

T = 293 K (selon l'option choisie);

P = 101300 Pa ;

Autres options:

température critique pour le vitrage? 300 environ DE;

matériau d'enveloppe du bâtiment - béton armé et brique ;

température de l'air dans la pièce - 20 o DE;

système d'extinction automatique d'incendie? disparu;

ventilation mécanique anti-fumée ? disparu.

2. Description du modèle mathématique intégral du développement libre d'un incendie dans un entrepôt

Un modèle mathématique intégral d'un incendie dans une pièce a été développé sur la base des équations du feu définies dans les travaux. Ces équations découlent des lois fondamentales de la physique : la loi de conservation de la matière et la première loi de la thermodynamique pour un système ouvert et comprennent :

l'équation du bilan matière du milieu gazeux de la pièce :

V(dcm/df) = GB + w - Gr, (1)

où V est le volume de la pièce, m 3; Avec m - masse volumique moyenne du milieu gazeux kg/m 3; f - temps, s; g B et G r - débits massiques d'air entrant dans la pièce et de gaz sortant de la pièce, kg / s; w est le taux de combustion massique de la charge combustible, en kg/s ;

équation du bilan d'oxygène :

Vd(p 1)/df = x 1c g B -X 1n 1g r - w L 1You, (2)

où x 1- concentration massique moyenne volumique d'oxygène dans la pièce ; X 1c - concentration d'oxygène dans les gaz sortants ; n 1- coefficient tenant compte de la différence de concentration en oxygène dans les gaz d'échappement x 1g 1,n 1 =x 1g /X 1; L 1- taux de consommation d'oxygène lors de la combustion, p 1- densité partielle d'oxygène dans la pièce ;

équation du bilan des produits de combustion :

Vd(p2)/df = w L2Yu - x2n2Gr, (3)

où X je - concentration volumique moyenne du ième produit de combustion ; L je - le taux de libération du i-ème produit de combustion (CO, CO2) ; n je - coefficient tenant compte de la différence de concentration du i-ème produit dans les gaz d'échappement x ig à partir de la valeur moyenne du volume x je ,n je =x ig /X je ; R 2- densité partielle des produits de combustion dans le local ;

équation d'équilibre pour la quantité optique de fumée dans une pièce :

Vd () / d \u003d Dsh - n4 Gr / pm - kcSw, (4)

où est la densité optique moyenne en volume de la fumée ; RÉ- capacité de génération de fumée GM ; n4 - coefficient tenant compte de la différence de concentration de fumée dans les gaz chauffés sortant de la pièce par rapport à la concentration optique volumétrique moyenne de fumée, n4= mg/mm ;

équation du bilan énergétique U :

dU/df = h Q p n w + je g w + C camping-car J dans g dans - DE R J m m gr -Q w , (5)

où P m - pression volumétrique moyenne dans la pièce, Pa ; DE pm , T m - valeurs volumiques moyennes de la capacité calorifique isobare et de la température ambiante; Qpn- pouvoir calorifique inférieur GN, J/kg ; DE camping-car , T dans - capacité calorifique isobare et température de l'air entrant, K ; je g - enthalpie de gazéification des produits de combustion GN, J/kg ; m - coefficient tenant compte de la différence entre la température T et la capacité calorifique isobare C rg fumées à partir de la température volumique moyenne T m et la capacité calorifique isobare moyenne en volume Срm ,

m = C rg J g /Cpm J m ;

Yu - coefficient d'intégralité de la combustion de GN; Q w - flux de chaleur dans la clôture, W.

Température du volume moyen T m rapportée à la pression volumique moyenne Р m et densité p m l'équation d'état du milieu gazeux dans le local :

P m = avec m R m Tm .(6)

L'équation du bilan matière du feu, prenant en compte le fonctionnement du système d'alimentation et d'évacuation de la ventilation mécanique, ainsi que le fonctionnement du système volumétrique d'extinction d'incendie avec un gaz inerte, prendra la forme suivante :

VdP m / df \u003d w + G B -G r +G etc -G vyt + G ov, (7)

Le système d'équations ci-dessus est résolu par des méthodes numériques à l'aide d'un programme informatique. Un exemple est le programme INTMODEL.

. Calcul de la dynamique RPP à l'aide du programme informatique INTMODEL

Résultats de la simulation informatique

Le programme informatique éducatif INTMODEL implémente le modèle mathématique du feu décrit ci-dessus et est conçu pour calculer la dynamique du développement du feu des substances et matériaux combustibles liquides et solides dans une pièce. Le programme vous permet de prendre en compte l'ouverture des ouvertures, le fonctionnement des systèmes de ventilation mécanique et l'extinction d'incendie volumétrique avec gaz inerte, et prend également en compte le bilan d'oxygène du feu, vous permet de calculer la concentration d'oxydes de carbone CO et CO 2, la teneur en fumée de la pièce et la plage de visibilité dans celle-ci.

Tableau 1. Dynamique de l'évolution des paramètres de l'environnement gazeux dans la pièce et des coordonnées du PRD

Temps, minTempérature tm, 0С Densité optique des fumées µm, Np/mPortée de visibilité lm, m,

% en poids ,% en poids moi, kg/m 3Plan neutre - PRD Y*, mG dans , kg/sG g , kg/sdp, PaS PL , m 2020064,6223001,20531,50,0080,00800120064,6222,999001,2051,150,160,3290,010,2221064,6222,99400,0031,20261,040,411,0650,050,8322064,6222,9800,0091,19620,960,6762,0720,181,8425064,6222,95100,0221,18410,910,9493,2480,433,19530064,6222,90300,0451,16580,891,2374,490,824,99636064,6222,8290,0010,0781,14120,871,5485,7021,347,18745064,6222,7240,0010,1271,11090,881,896,8111,979,78855064,6222,580,0020,1921,0760,892,267,7722,6812,77967064,6222,3910,0030,2791,03850,912,658,5563,4216,171081064,6222,1490,0040,390,99760,912,9319,3914,2719,9711970,00164,6221,8450,0050,530,95410,913,2610,0515,1524,17 121150,00164,6221,4710,0060,7020,90950,933,63110,5276,0128,78131350,00164,6221,0190,0080,9110,86550,954,03610,8256,8333,81141560,00164,6220,4830,011,1610,82350,984,46610,9677,5739,25151770,00164,6219,8620,0131,4550,78461,014,91510,9778,2245,11161980,00264,6219,1580,0161,7950,74991,045,37210,8828,7451,41172180,00364,6218,3820,022,180,72021,085,83710,7019,1458,14182350,00464,6217,5540,0232,6080,69591,126,29810,4639,4165,29192480,00664,6216,7020,0283,0750,67741,166,73710,1969,5572,87202580,00964,6215,8590,0323,5710,66481,197,1469,9169,5980,83212640,01364,6215,0580,0374,0880,65771,237,5059,6479,5389,13222660,01864,6214,3270,0414,6120,65531,267,7979,4089,4197,71232650,02564,6213,680,0465,1340,65681,288,0289,1989,25106,5242610,03364,6213,1210,0515,6450,66121,38,1299,0789,1115,41252560,04257,0812,6480,0556,1380,66761,38,089,0698,99124,38262500,05146,7512,2510,0596,6110,67481,338,3348,7958,7133,33272450,0639,4711,9180,0647,060,68241,439,2347,9978,05141,51282430,0734,0111,5990,0687,5260,68492,0716,033,6534,76149,08292410,0829,7911,3370,0727,9760,68742,116,3183,4874,59156,38302370,0926,5811,1320,0758,390,69252,0315,4353,8924,9163,28312320,09924,1410,970,0798,7650,69991,8513,3834,9785,69169,74322250,10722,310,8480,0829,0950,70921,5410,0637,1147,1175,72332190,11420,9210,7580,0849,3840,71851,358,1848,5217,87181,31342140,1219,8610,6750,0879,6540,72591,37,6418,9198,01186,62352100,12519,0210,5950,0899,9120,73141,287,4549,0297,99191,74362070,1318,3110,5190,09110,1570,73581,287,3819,0497,94196,69372050,13417,7110,4480,09310,3920,73941,277,3319,0577,89201,5382030,13817,210,3840,09510,6150,74241,277,2859,0667,85206,18392010,14216,7510,3240,09710,8270,7451,277,2449,0757,82210,76402000,14616,3510,2690,09911,030,74731,277,2079,0847,79215,24411980,14915,9910,2190,10111,2230,74921,267,1749,0927,76219,62421970,15215,6810,1720,10311,4080,7511,267,1449,17,74223,92431960,15515,3910,1280,10411,5840,75261,267,1179,1087,72228,14441960,15715,1310,0880,10611,7530,7541,267,0929,1157,71232,3451950,1614,8910,0490,10711,9140,75521,267,079,1217,69236,38461940,16214,6810,0130,10912,0690,75631,267,059,1277,68240,4471930,16414,489,9790,1112,2170,75731,267,0319,1337,67244,36481890,16614,3510,0550,1112,2490,76531,448,5737,6846,73248,07491740,16314,5710,4160,10811,9570,78951,579,4396,6955,85250,96501570,15715,210,9260,10311,4720,82081,659,8145,9975,09253,06511400,14716,211,5050,09810,8920,85581,729,9275,4134,4254,53521230,13617,5212,1040,09310,2830,89291,779,8384,8973,77255,54531060,12419,1312,6920,0879,6890,93081,819,5584,4453,2256,2254920,11321,0113,2440,0829,1370,96811,849,0994,0612,69256,6655790,10323,1513,7460,0788,6421,00351,868,4953,742,26256,9556680,09325,5514,1910,0748,2081,0361,867,7953,471,89257,1457590,08428,2114,5780,077,8351,06471,836,9213,3411,62257,2557,5550,0829,7514,7590,0697,6621,07771,816,5173,2621,49257,3

Modification des paramètres de volume moyen du milieu gazeux dans le temps

Riz. 2. Changement de la température moyenne volumique du milieu gazeux dans le temps

Descriptif graphique :L'augmentation de la température dans les 22 premières minutes du feu peut s'expliquer par la combustion en mode PRN, qui est due à la teneur suffisante en oxygène dans la pièce. A partir de la 23ème minute, le feu passe en mode PRV du fait d'une baisse importante de la concentration en oxygène. De 23 minutes à 50 minutes, l'intensité de combustion diminue constamment, malgré l'augmentation continue de la zone de combustion. À partir de la 50e minute, le feu passe à nouveau en mode PRN, ce qui est associé à une augmentation de la concentration en oxygène suite à l'épuisement de la charge combustible.

Conclusions du calendrier :Sur le graphique des températures, on distingue classiquement 3 stades de développement du feu. La première étape est la montée en température (jusqu'à environ 22 minutes), la seconde est l'étape quasi-stationnaire (de 23 minutes à 50 minutes) et la troisième est l'étape de décroissance (de 50 minutes à l'épuisement complet de la charge combustible ).

Riz. 3. Modification de la densité optique de la fumée au fil du temps

Descriptif graphique :Au début d'un incendie, de la fumée est émise légèrement, l'efficacité de la combustion est maximale. Fondamentalement, la fumée commence à être émise 22 minutes après le début de l'allumage, et l'excès de MPD en termes de valeur volumique moyenne de la densité de fumée se produira à environ 34 minutes. A partir de 52 minutes, avec le passage en mode atténuation, la fumée diminue.

Conclusions du calendrier :Le dégagement de quantités importantes de fumée n'a commencé qu'avec le passage du feu au mode PRV. Le danger de visibilité réduite dans la fumée dans cette pièce est faible - la limite de sécurité ne sera dépassée qu'environ 34 minutes après le début de l'allumage, ce qui peut également s'expliquer par la présence de grandes ouvertures ouvertes dans la pièce (porte).

Riz. 4. Modification de la plage de visibilité dans la pièce dans le temps

Descriptif graphique :Pour 26 minutes de développement du feu, la plage de visibilité dans le local en feu reste satisfaisante. Avec le passage au mode PRV, la visibilité dans une pièce en feu se détériore rapidement.

Conclusions du calendrier : La plage de visibilité est liée à la densité optique de la fumée par le rapport. C'est-à-dire que la plage de visibilité est inversement proportionnelle à la densité optique de la fumée, donc, avec une augmentation de la fumée, la plage de visibilité diminue et vice versa.

Riz. 5. Modification de la concentration moyenne en volume d'oxygène dans le temps

Descriptif graphique : Au cours des 9 premières minutes de développement du feu (la phase initiale), la concentration volumétrique moyenne en oxygène reste pratiquement inchangée, c'est-à-dire la consommation d'oxygène par la flamme est faible, ce qui s'explique par la petite taille du foyer de combustion à ce moment. À mesure que la zone de combustion augmente, la teneur en oxygène dans la pièce diminue. À partir d'environ 25 minutes après le début de la combustion, la teneur en oxygène se stabilise au niveau de 10-12 % en poids et reste pratiquement inchangée jusqu'à environ la 49e minute de l'incendie. Ainsi, de la 25e à la 49e minute, le mode PRV est mis en œuvre dans la salle, c'est-à-dire brûler dans des conditions de manque d'oxygène. À partir de la 50e minute, la teneur en oxygène augmente, ce qui correspond à la phase de décroissance, au cours de laquelle l'air entrant remplit à nouveau progressivement la pièce.

Conclusions du calendrier : le graphique de concentration en oxygène, similaire au graphique de température, permet d'identifier les moments de changement de modes et d'étages de combustion. Il est impossible de suivre le moment du dépassement de la valeur limite d'oxygène sur ce graphique; pour cela, il faudra recalculer la fraction massique d'oxygène dans sa densité partielle en utilisant la valeur de la densité volumique moyenne du gaz et la formule .

Riz. Fig. 6. Évolution de la concentration volumique moyenne de CO au moment du développement du feu

Descriptif graphique : faire une description et des conclusions sur les graphiques par analogie avec ce qui précède.

Conclusions du calendrier :

Riz. 7. Évolution de la concentration volumique moyenne de CO2 dans le temps

Descriptif graphique :

Conclusions du calendrier :

Riz. 8. Changement de la densité volumétrique moyenne du milieu gazeux dans le temps

Descriptif graphique :

Conclusions du calendrier :

Riz. 9. Modification de la position du plan d'égales pressions dans le temps

Descriptif graphique :

Conclusions du calendrier :

Riz. 10. Modification du débit d'air frais dans la pièce à partir du moment du développement du feu

Descriptif graphique :

Conclusions du calendrier :

Riz. 11. Modification de la sortie des gaz chauffés des locaux à partir du moment du développement de l'incendie

Descriptif graphique :

Conclusions du calendrier :

Riz. 12. Changement de différence de pression dans le temps

Descriptif graphique :

Conclusions du calendrier :

Riz. 13. Évolution de la zone de combustion lors d'un incendie dans le temps

Descriptif graphique :

Conclusions du calendrier :

Description de la situation sur le feu à l'heure 11 minutes

Selon le paragraphe 1 de l'art. 76 FZ-123 "Règlement technique sur les exigences de sécurité incendie", heure d'arrivée de la première unité pompiers jusqu'au lieu de l'appel dans les agglomérations urbaines et les districts urbains ne doit pas dépasser 10 minutes. Ainsi, la description de la situation sur le feu est effectuée pendant 11 minutes à partir du début du feu.

Aux premiers instants, avec le développement libre d'un incendie, les paramètres du milieu gazeux dans la pièce atteignent les valeurs suivantes :

Une température de 97°C est atteinte (dépasse la valeur seuil de 70°C) ;

La plage de visibilité n'a pratiquement pas changé et est de 64,62 m, soit n'a pas encore franchi le seuil des 20 m ;

La masse volumique partielle des gaz est :

c = 0,208 kg/m3, ce qui est inférieur à la densité partielle limite d'oxygène ;

c = 0,005 kg/m3, ce qui est inférieur à la masse volumique partielle limite pour le dioxyde de carbone ;

c = 0,4*10-4 kg/m3, ce qui est inférieur à la masse volumique partielle limite pour le monoxyde de carbone ;

Tx sera au niveau de 0,91 m;

la zone de combustion sera de 24,17 m2 .

Ainsi, les calculs ont montré qu'à la 11ème minute du développement libre du feu, les RPP suivants atteindront leur valeur maximale admissible : la température volumique moyenne du milieu gazeux (à la 10ème minute).

. Temps nécessaire pour atteindre les valeurs seuil et RPP critiques

Selon la loi fédérale 123 "Règlement technique sur les exigences de sécurité incendie", le temps d'évacuation nécessaire est considéré comme le temps minimum pour qu'un des risques d'incendie atteigne sa valeur critique.

Temps d'évacuation requis des locaux selon la modélisation mathématique

Tableau 2. Temps pour atteindre les seuils

N° d'article Valeurs seuils Temps à atteindre, min1 Température limite du milieu gazeux t = 70°C102 Plage de visibilité critique 1 kr = 20 m333 Densité partielle d'oxygène maximale autorisée avec = 0,226 kg/m 3104Densité partielle maximale admissible de dioxyde de carbone (avec )avant de = (avec )avant de = 0,11 kg/m 3non atteint5 Densité partielle maximale admissible de monoxyde de carbone (avec )avant de = (avec )avant de = 1,16*10 -3kg/m 3non atteinte6Température volumique moyenne maximale du milieu gazeux T m = 237 + 273 = 510 K307 Température critique du vitrage t = 300°C non atteinte = 70°C9

À ce cas le temps minimum d'évacuation de l'entrepôt est le temps pour atteindre la température limite du milieu gazeux, égal à 10 minutes.

Conclusion:

a) caractériser la dynamique de développement des OFP individuels, la séquence d'apparition de divers événements et, en général, décrire les prévisions de développement d'un incendie ;

b) tirer une conclusion sur le fonctionnement opportun des détecteurs d'incendie installés dans la pièce (voir article 8, tableau 2). En cas de fonctionnement inefficace des détecteurs d'incendie, proposez-leur une alternative (Annexe 3).

Détermination du temps entre le début d'un incendie et le blocage
voies d'évacuation par risques d'incendie Calculons le temps d'évacuation requis pour une pièce de dimensions 60 24 6, dans laquelle la charge calorifique est du coton en balles. La température initiale dans la pièce est de 20°C.

Donnée initiale:

chambre

volume gratuit

paramètre sans dimension

température t0 = 20 0С ;

type de matériau combustible - coton en balles - TGM, n=3 ;

pouvoir calorifique Q = 16,7 ;

taux d'épuisement spécifique = 0,0167 ;

la vitesse de propagation de la flamme sur la surface du GM ;

pouvoir générateur de fumée D = 0,6 ;

consommation d'oxygène = 1,15 ;

rejet de dioxyde de carbone = 0,578 ;

dégagement de monoxyde de carbone = 0,0052 ;

intégralité de la combustion du GM ;

autres options

coefficient de reflexion b = 0,3 ;

éclairement initial E = 50 lx ;

capacité calorifique isobare spécifique Cp = 1,003 ?10 -3 MJ/kg ?K ;

portée de visibilité maximale = 20 m ;

valeurs limites pour la concentration de gaz toxiques:

0,11 kg/m3 ;

1,16-10-3 kg/m3;

Calcul des paramètres auxiliaires

A = 1,05 ?? = 1,05?0,0167? (0,0042)2 = 3,093?10-7 kg/s3

B \u003d 353?Mer?V / (1-) ??Q \u003d 353?1,003?10-3?6912 / (1-0,6)?0,97?16,7 \u003d 377,6 kg

B/A = 377,69/3,093?10-7 = 1,22?109 c3

Calcul de l'heure d'apparition du PDZ OFP :

1)pour température élevée :

2)par perte de visibilité :

3)pour une faible teneur en oxygène :

4)pour le dioxyde de carbone CO2

sous le signe du logarithme, on obtient un nombre négatif, donc ce facteur n'est pas dangereux.

5)pour le monoxyde de carbone CO

sous le signe du logarithme, on obtient un nombre négatif, donc ce facteur n'est pas dangereux.

Durée du feu critique :

tcr= miníý = í746 ; 772 ; ý = 746 s.

La durée critique d'un incendie est déterminée par le moment où la température maximale admissible dans la pièce est atteinte.

Temps requis pour l'évacuation des personnes de l'entrepôt :

tnv \u003d 0,8 * tcr / 60 \u003d 0,8 * 746 / 60 \u003d 9,94 min.

Tirez une conclusion sur le temps suffisant / insuffisant pour l'évacuation en fonction des données de calcul.

Conclusion: comparer les temps d'évacuation requis obtenus par différentes méthodes et, si nécessaire, expliquer les différences dans les résultats.

. Calcul de la dynamique RPP pour le niveau de la zone de travail. Analyse de la situation sur le feu au temps de 11 minutes

Le niveau de la zone de travail selon GOST 12.1.004-91 «Sécurité incendie. Exigences générales "est pris égal à 1,7 mètre.

La relation entre les valeurs RPP volumétriques locales et moyennes pour la hauteur de la pièce est la suivante :

(OFP ? OFPO) = (OFP ? OFPO) Z,

où est OFP ? valeur locale (seuil) du RPP ;

OFPO ? valeur initiale de l'OFP ;

OFP ? valeur moyenne en volume du facteur dangereux ;

Z ? paramètre sans dimension calculé par la formule (voir section 4.2).

Tableau 3. La dynamique du développement de l'éducation physique générale au niveau de la zone de travail

Temps, minТm, оС, masse%,

Np/m , m , Masse% , Masse% , kg/m 3, M120,023,0000,00,00064,620,0000,0001,205171,353220,422,970,00,000,00,000,620,0000,000,00,00,00,20,204161,306320,822,9920,00,602 ,00,00,00,00,00,ations,201471,2734222 , 122,9790,00,00064,620,0000,000,009271,196371,251524.2222222222.9590,0000064,620,0000,0189261,0184261, .9280.00,000,000420,032861,178301,235730.522222 , 8840.0000064.620,000420,053501,165531,239834.722.82323230,0000064,000,000,000,000,08080891,150831,243939,822,7430.00000620.001260,117541,135031,25111045.722IAL10410101041010410104101041010AL10410104101041010410ISE theireize .0000064.620.001690.164301.117801.251 1152,422,5130,0004264,620,002110,223281,099481,251 1260,022,3560,0004264,620,002530,295741,080691,260

La zone de feu est de 24,17 m.

La température au niveau de la zone de travail est de 52,4 0C, qui n'atteint pas le MPD égal à 70 0 DE.

La plage de visibilité dans la pièce n'a pas changé et est

2,38 / 0,00042 \u003d 5666 mètres.

Concentration normale en oxygène : 22,513 % en masse.

Les densités partielles d'O2, de CO et de CO2 au niveau de la zone de travail sont respectivement égales :

1,09948–22,513/100 = 0,247 kg/m3 ;

1,09948?0,00211/100 = 2,3*10-5 kg/m3 ;

1,09948?0,22328/100 = 0,00245 kg/m3.

Ainsi, les calculs ont montré que la densité partielle d'oxygène est supérieure au MPD, et celle des gaz toxiques est inférieure.

Riz. 14. Schéma d'échange de gaz dans la pièce à l'heure 11 minutes

À la 11e minute de combustion, l'échange de gaz se poursuit avec les indicateurs suivants : l'entrée d'air froid est de 3,26 kg/s et la sortie de gaz chauffés de la pièce est de 10,051 kg/s.

Dans la partie supérieure de la porte, il y a une sortie de gaz chauffés enfumés de la pièce, le plan d'égales pressions est au niveau de 1,251 m, ce qui est en dessous du niveau de la zone de travail.

Conclusion: sur la base des résultats des calculs, donner une description détaillée de la situation opérationnelle au moment de l'arrivée des pompiers, proposer des mesures pour l'évacuation sécuritaire des personnes.

Conclusion générale sur le travail

Faire une conclusion générale sur le travail, y compris :

a) une brève description de l'objet ;

b) les caractéristiques générales de la dynamique du RFR lors du développement libre d'un incendie ;

d) analyse du fonctionnement des détecteurs d'incendie installés dans le local, si nécessaire, proposition de leur remplacement ;

e) description de la situation opérationnelle au moment de l'arrivée des pompiers, propositions d'évacuation sécuritaire des personnes ;

f) conclusion sur la faisabilité et les perspectives d'utilisation de programmes informatiques pour calculer la dynamique de la RPP lors d'un incendie.

Littérature

1. Terentiev D.I. Prévision des facteurs d'incendie dangereux. Cours magistraux / D.I. Terentiev, A.A. Subacheva, N.A. Tretiakova, N.M. Barbin // FGBOU VPO "Institut de l'Oural des pompiers d'État du ministère des Situations d'urgence de Russie". - Iekaterinbourg, 2012. - 182 p.

2. Cauchemars Yu.A. Prévision OFP à l'intérieur : Didacticiel/ Yu.A. Cauchemars / - M.: Académie des pompiers d'État du ministère de l'Intérieur de la Russie, 2000. -118 p.

la loi fédérale Fédération de Russie du 22 juillet 2008 n° 123-FZ "Règlement technique sur les exigences de sécurité incendie".

Arrêté du Ministère des situations d'urgence de la Fédération de Russie du 10 juillet 2009 n ° 404 (tel que modifié le 14 décembre 2010) "portant approbation de la méthodologie de détermination des valeurs calculées du risque d'incendie dans les installations de production." - Sécurité incendie et explosion. - N° 8. - 2009. -P. 7-12.

Arrêté du Ministère des situations d'urgence de la Fédération de Russie du 30 juin 2009 n ° 382 (tel que modifié le 11 avril 2011) "portant approbation de la méthodologie de détermination des valeurs calculées du risque d'incendie dans les bâtiments, les structures et les structures de diverses classes de risque fonctionnel d'incendie. - Sécurité incendie n°3. - 2009. -P. 7-13.

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MINISTÈRE DE L'AGRICULTURE DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

BUDGET DE L'ÉTAT FÉDÉRAL POUR L'ÉDUCATION

ÉTABLISSEMENT D'ENSEIGNEMENT PROFESSIONNEL SUPÉRIEUR

"UNIVERSITÉ AGRAIRE D'ÉTAT DE VOLGOGRAD"

Département de l'approvisionnement en eau agricole et de l'hydraulique

abstrait

Dans la discipline "Prévision des risques d'incendie"

sur le thème : "Informations générales sur les méthodes de prévision de la RPP dans les locaux"

Terminé : art. euh. grEMF-400

Sharonov N.N.

Vérifié par: Ereshchenko T.V.

Volgograd 2015

Les méthodes de prédiction RPP se distinguent selon le type de modèle mathématique d'un incendie et sont réparties en trois classes (trois types) : intégrale, zone, champ (différentiel).

Le modèle de feu intégral permet d'obtenir des informations, c'est-à-dire faire une prédiction sur les valeurs moyennes des paramètres de l'état de l'environnement dans la pièce à tout moment du développement du feu.

Modèle de feu intégral

Le modèle mathématique intégral d'un incendie est un système d'équations différentielles ordinaires décrivant l'évolution des paramètres volumiques moyens de l'état du milieu gazeux dans une pièce au cours du développement d'un incendie. Découlent-elles des lois fondamentales de la nature ? la première loi de la thermodynamique pour un système thermodynamique ouvert et la loi de conservation de la masse. Pour la première fois, le modèle intégral a été formulé par le professeur Yu.A. Kochmarov en 1976.

Le modèle d'incendie intégré est décrit plus en détail à l'annexe 6 de l'arrêté du ministère russe des urgences du 30 juin 2009 n ° 382.

Limites du modèle intégral

Le modèle intégral est applicable dans le cas où l'état du milieu gazeux avec un degré de certitude suffisant peut être considéré comme le même dans tout le volume de la pièce. Cette hypothèse est valide si le modèle contient :

une source de feu suffisamment importante ;

volume de locaux relativement faible;

bon échange de gaz à l'intérieur, assurant un mélange uniforme des produits de combustion.

Ainsi, le modèle intégral peut être appliqué dans les conditions suivantes :

pour les bâtiments contenant un système développé de pièces de petit volume de configuration géométrique simple;

pour les pièces où la taille caractéristique du siège du feu est proportionnelle aux dimensions caractéristiques de la pièce et les dimensions de la pièce sont proportionnelles les unes aux autres (les dimensions linéaires de la pièce ne diffèrent pas de plus de 5 fois);

pour les calculs préliminaires afin d'identifier le scénario d'incendie le plus dangereux.

Si l'une des dimensions linéaires de la pièce est plus de cinq fois supérieure à au moins une des deux autres dimensions linéaires, il faut diviser cette pièce en sections dont les dimensions sont proportionnées entre elles et considérer les sections en tant que pièces séparées reliées par des ouvertures, dont la superficie est égale à la surface de la section transversale en bordure des parcelles. L'utilisation d'une procédure similaire dans le cas où deux dimensions linéaires dépassent la troisième de plus de 5 fois n'est pas autorisée.

Le modèle de zone permet d'obtenir des informations sur la taille des zones caractéristiques qui se produisent lors d'un incendie dans les locaux et les paramètres moyens de l'état de l'environnement dans ces zones.

Les modèles mathématiques de zone sont principalement utilisés pour étudier la dynamique des facteurs d'incendie dangereux au stade initial d'un incendie. Au stade initial, la répartition des paramètres de l'état du milieu gazeux sur le volume de la pièce se caractérise par une grande inhomogénéité (irrégularité). Pendant cette période (segment) de temps, l'espace à l'intérieur de la pièce peut être conditionnellement divisé en un certain nombre de zones caractéristiques avec des températures et des compositions de milieux gazeux très différentes. Les limites de ces zones ne restent pas inchangées et inamovibles au fur et à mesure que le feu se développe. Au cours du temps, la configuration géométrique des zones évolue et l'écart de contraste entre les paramètres de l'état du gaz dans ces zones est lissé. En principe, l'espace à l'intérieur de la pièce peut être divisé en un nombre quelconque de zones. Dans cette conférence, nous considérerons le modèle de zone le plus simple d'un incendie, qui est applicable dans des conditions où les dimensions de la source de combustion sont beaucoup plus petites que les dimensions de la pièce. Le processus de développement du feu peut être représenté comme suit. Après l'inflammation des substances combustibles, les produits gazeux résultants se précipitent vers le haut, formant un jet convectif au-dessus du centre de combustion. Ayant atteint le plafond de la pièce, ce jet se propage, formant une couche de gaz fumeux près du plafond. Au fil du temps, l'épaisseur de cette couche augmente. 1. Énoncé du problème de modélisation de zone. Conformément à ce qui précède, trois zones caractéristiques peuvent être distinguées dans le volume de la pièce: une colonne convective au-dessus du feu, une couche de gaz chauffé près du plafond et une zone d'air avec des paramètres d'état pratiquement inchangés égaux à leurs valeurs initiales. Le modèle mathématique du feu, basé sur la division de l'espace en zones caractéristiques, est appelé modèle à trois zones.

Dans ce qui suit, nous nous limitons à considérer la première phase du stade initial d'un incendie. Le concept de "première phase du stade initial de l'incendie" désigne la durée pendant laquelle la limite inférieure de la couche proche du plafond, en descente continue, atteint le bord supérieur de l'embrasure de la porte. Dans la première phase du stade initial de l'incendie, les gaz chauffés ne s'accumulent que dans la zone du plafond. Dans la deuxième phase, la limite inférieure de la zone II est située sous le bord supérieur de la porte. Avec le début de la deuxième phase, le processus d'évacuation des gaz chauffés de la pièce par la porte commence. Avant le début de cette phase, seul le déplacement (par la porte) de l'air froid de la zone III a lieu.

Le modèle de champ (différentiel) permet de calculer pour tout moment de développement du feu les valeurs de tous les paramètres d'état locaux en tous points de l'espace à l'intérieur de la pièce.

Modèle différentiel de champ. Le modèle d'incendie intégral permet d'obtenir des informations sur les valeurs moyennes des paramètres d'environnement dans la pièce à tout moment du développement du feu. Le modèle de zone permet de se faire une idée de la taille des zones caractéristiques qui se produisent lors d'un incendie dans un local, ainsi que des paramètres moyens de l'état de l'environnement au sein de ces zones. Et enfin, le modèle différentiel de champ permet de calculer la valeur de tous les paramètres d'état locaux en tout point de l'espace de la pièce pour tout moment de développement du feu. Les trois modèles sont mathématiquement caractérisés par différents niveaux de complexité. Le plus simple à mettre en œuvre est le modèle intégral, c'est aussi le moins précis. Les plus prometteurs, en termes de application pratique est un modèle de combustion de champ.

Les modèles de champ sont basés sur un système d'équations aux dérivées partielles. Les résultats de la résolution de ce système d'équations sont les champs de distribution des températures, des vitesses, des concentrations des composants du milieu gazeux à chaque instant du temps. Le programme FDS (Fire Dynamics Simulator) implémente un modèle hydrodynamique computationnel (CFD) des transferts de chaleur et de masse lors de la combustion. FDS résout les équations de Navier-Stokes pour les écoulements dépendant de la température à faible vitesse. L'algorithme de base est un schéma spécifique d'utilisation de la méthode prédicteur-correcteur du second ordre de précision en coordonnées et en temps.

La turbulence est réalisée à l'aide du modèle de Smagorinsky "Vortex Scale Modeling". Nous nous intéressons principalement à l'heure initiale de l'incendie, lorsque le fonctionnement de l'automatisme alarme incendie peut encore conduire le système à remplir ses fonctions cibles (évacuation des personnes, extinction efficace des incendies). Ce temps est relativement court, et pendant ce laps de temps, le feu présente certaines caractéristiques qui permettent de simplifier davantage le modèle mathématique. La principale caractéristique de ce procédé est l'absence d'échange gazeux entre la pièce et l'environnement.

Il n'y a pas d'air entrant dans la pièce depuis l'environnement et la dynamique d'allumage est dictée uniquement par la charge calorifique. Par conséquent, le modèle de feu de champ considéré dans cet article est limité dans le temps et n'est valable qu'au moment initial du développement du feu, alors qu'il n'y a pas de flux d'air dans la pièce,

Les modèles répertoriés diffèrent les uns des autres par la quantité d'informations qu'ils peuvent fournir sur l'état de l'environnement gazeux dans la pièce et les structures qui interagissent avec lui à différents stades de l'incendie.

Mathématiquement, les trois types de modèles d'incendie ci-dessus sont caractérisés par différents niveaux de complexité. Le plus complexe mathématiquement est le modèle de champ.

simulation de prédiction d'incendie dangereux

Bibliographie

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6. Simulation d'incendies et d'explosions. (Sous la direction de Brushlinsky N.N. et Korolchenko A.Ya.) - M.: Iz-vo "Pozhnauka", 2000.

7. Puzach S.V. Méthodes de calcul des transferts de chaleur et de masse lors d'un incendie dans un local et leur application à la résolution de problèmes pratiques de sécurité incendie et explosion des bâtiments : monographie / S.V. Puzach. - M.: Académie des services d'incendie d'État du ministère des Situations d'urgence de Russie, 2005. Loi fédérale de la Fédération de Russie du 22 juillet 2008 N 123-FZ "Règlement technique sur les exigences de sécurité incendie"

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9. GOST 12.1.004-91 Sécurité incendie. Exigences générales. - M. : Maison d'édition de normes, 1992.

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Concepts initiaux et informations générales sur les méthodes de prédiction de la RPP dans les locaux Plan de cours : Introduction Facteurs d'incendie dangereux. Objectifs du cours : Pédagogique À la suite de l'écoute du matériel, les étudiants doivent connaître : les risques d'incendie affectant les personnes sur les structures et les équipements les valeurs maximales admissibles de l'OFP les méthodes de prédiction de l'OFP Être capable de : prévoir la situation d'un incendie.

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CONFÉRENCE

dans la discipline "Prévision des risques d'incendie"

Sujet numéro 1. "Concepts initiaux et généralités sur les méthodes de prédiction de la RPP dans les locaux"

Plan de cours :

Introduction
Risques d'incendie. Valeurs maximales admissibles d'OFP.
Méthodes scientifiques modernes pour prédire l'OFP.

Objectifs de la conférence :

Éducatif

À la suite de l'écoute du matériel, les étudiants doivent savoir:

les risques d'incendie affectant les personnes, les structures et les équipements
valeurs RPP maximales autorisées
Méthodes de prévision OFP

Être capable de prévoir la situation lors d'un incendie.

Développement:

souligner le plus important
autonomie et souplesse de pensée
développement de la pensée cognitive

Littérature

Yu.A.Koshmarov Prévision des facteurs dangereux d'incendie intérieur. - Moscou 2000. P.118
Conférence sur le thème : Composition et propriétés des produits de combustion. Médicaments pour protection médicale des produits de combustion toxiques. - Irkoutsk.
Atelier laboratoire "Prévision des risques d'incendie". Yu.A.Koshmarov, Yu.S.Zotov. 1997

1. Introduction

Le concept de modèle est au cœur de la théorie moderne de la connaissance. Considérons-le un peu plus en détail.

Dans le processus activité cognitive une personne développe progressivement un système d'idées sur certaines propriétés de l'objet étudié et leurs relations. Ce système de représentations est figé, figé sous la forme d'une description d'un objet dans un langage courant, sous la forme d'une image, d'un schéma, d'un graphique, d'une formule, sous la forme d'agencements, de mécanismes, de dispositifs techniques. Tout cela se résume en un concept unique de "modèle", et l'étude des objets de connaissance sur leurs modèles s'appelle la modélisation.

Ainsi, un modèle est un objet spécialement créé sur lequel on reproduit certaines caractéristiques d'un objet réel à l'étude afin de l'étudier. La modélisation est l'outil le plus important de l'abstraction scientifique, qui permet d'identifier et de justifier les caractéristiques de l'objet réel étudié : propriétés, relations, paramètres structurels et fonctionnels, etc.

La méthode de modélisation en tant que méthode de connaissance scientifique a une histoire de milliers d'années. Il ne peut pas être considéré comme une méthode de recherche scientifique nouvellement découverte. Cependant, seulement au milieu du XXe siècle. la modélisation elle-même est devenue l'objet d'études philosophiques et spécialisées. Cela s'explique notamment par le fait que la méthode de modélisation connaît aujourd'hui une véritable révolution liée au développement, d'une part, de la théorie de la similarité et, d'autre part, de la cybernétique et de l'informatique électronique.

C'est cette révolution qui a permis aux spécialistes des dernières décennies de commencer à créer et à utiliser activement, principalement dans recherche scientifique, puis dans la pratique de divers modèles d'apparition, de développement et d'élimination des incendies. Clarifions cette affirmation avec seulement deux exemples. Le premier exemple fait référence à la modélisation dite matérielle (physique), qui sera abordée plus en détail ci-dessous. Dans la première moitié du XXe siècle, au début du développement intensif de la construction aéronautique et navale, la construction de grands ouvrages hydrauliques Le développement de la métallurgie et d'autres industries associées à ces procédés, des calculs d'ingénierie complexes ont dû être testés sur des modèles d'avions, de navires, de barrages, etc. En conséquence, il était urgent de développer une théorie spécifique de la modélisation physique. C'est ainsi que s'est formée la théorie de la similarité, dont on trouve aussi les prémices bien avant notre siècle.

La théorie de la similarité est la doctrine des conditions de similarité des phénomènes, processus et systèmes physiques, qui est basée sur la doctrine des dimensions des grandeurs physiques et est à la base des expériences avec des modèles physiques.

Les phénomènes, processus et systèmes physiques sont considérés comme similaires si, en des points similaires de l'espace et à des instants similaires, les grandeurs caractérisant l'état du système sont proportionnelles aux grandeurs correspondantes d'un autre système. Ces quantités sont les critères dits de similarité - des caractéristiques numériques sans dimension, composées de paramètres physiques dimensionnels qui déterminent les phénomènes physiques à l'étude. L'égalité des critères de similitude similaires pour deux processus et systèmes physiques est une condition nécessaire et suffisante de leur similitude physique. L'objet de la théorie de la similarité est l'établissement de critères de similarité pour divers phénomènes physiques.

Dans le domaine qui nous intéresse, l'auteur de la théorie de la modélisation physique des processus de transfert de chaleur et des dispositifs thermiques était notre compatriote M.V. Kirpichev (1879-1955). La théorie de la similarité en général et ses travaux en particulier ont donné une impulsion à l'utilisation des méthodes de modélisation physique dans l'étude des lois de la dynamique du feu.

Ainsi, un modèle est un objet de toute nature qui remplace l'objet réel étudié de telle sorte que son étude apporte de nouvelles informations sur l'objet réel. Naturellement, les modèles sont choisis de manière à ce qu'ils soient plus simples et plus pratiques pour la recherche que les objets qui nous intéressent (d'autant plus qu'il existe des objets qui ne peuvent pas du tout être activement étudiés).

Selon les moyens par lesquels les modèles sont mis en œuvre, ils distinguent tout d'abord la modélisation matérielle (objective) et idéale (abstraite).

La modélisation des matériaux est appelée modélisation, dans laquelle l'étude est réalisée sur la base d'un modèle reproduisant les principales caractéristiques géométriques, physiques, dynamiques et fonctionnelles de l'objet étudié. Un cas particulier de la modélisation matérielle est la modélisation physique, dans laquelle l'objet modélisé et le modèle ont la même nature physique.

Les modèles idéaux sont associés à l'utilisation de schémas symboliques (graphiques, logiques, mathématiques, etc.).

Les modèles mathématiques ont également leur propre classification (et plus d'une). Il nous convient de subdiviser les modèles mathématiques, premièrement, en analytique et en simulation. Dans le cas des modèles analytiques, l'objet étudié et ses propriétés sont décrits par des relations-fonctions sous une forme explicite ou implicite (équations différentielles ou intégrales ; opérateurs) de telle sorte qu'il devient possible directement à l'aide de l'appareil mathématique approprié de dessiner les conclusions nécessaires sur l'objet étudié et ses propriétés.

L'un des premiers et des plus simples modèles analytiques d'incendie était un modèle qui reflète la dépendance de la température d'un incendie "standard" au temps, utilisé pour tester la résistance au feu des structures de bâtiment. Elle est communément appelée courbe température-temps standard et est donnée soit sous forme de tableau, soit sous forme de formule empirique. Dans la littérature domestique, il est souvent écrit comme suit :

T= T 0 + 345lg(8τ + 1) ,

où τ est le temps, min ; T 0 — température initiale, °С ; T- température actuelle du feu, °С.

2. Risques d'incendie. Grandeurs physiques qui caractérisent l'OFP en termes quantitatifs.

Dans les conditions modernes, le développement de mesures de prévention des incendies économiquement optimales et efficaces est impensable sans une prévision scientifiquement fondée de la dynamique des facteurs d'incendie dangereux (RHF).

La prévision OFP est nécessaire :

lors de l'élaboration de recommandations pour assurer l'évacuation sécuritaire des personnes en cas d'incendie;
lors de la création et de l'amélioration des systèmes d'alarme et des systèmes d'extinction automatique d'incendie ;
lors de l'élaboration de plans opérationnels d'extinction (planification des actions des unités de combat en cas d'incendie);
lors de l'évaluation des limites réelles de résistance au feu ;
et à bien d'autres fins.

Les méthodes modernes de prévision OFP permettent non seulement de regarder vers le "futur", mais offrent également l'occasion de "voir" ce qui s'est déjà produit une fois de plus. En d'autres termes, la théorie de la prédiction permet de reproduire l'image du développement d'un incendie réel, c'est-à-dire "voir" le passé. Cela est nécessaire, par exemple, lors d'un examen médico-légal ou technique d'incendie d'un incendie.

Distinguer les manifestations primaires et secondaires de l'OFP.

Les principaux dangers affectant les personnes et les biens matériels (selon GOST 12.1.004-91) sont :

Flammes et étincelles ;

Augmentation de la température ambiante ;

Toxicité des produits de combustion et décomposition thermique ;

Fumée;

Diminution de la concentration en oxygène.

Les dangers secondaires affectant les personnes et les biens matériels (selon GOST 12.1.004-91) sont :

Fragments, parties de véhicules effondrés, unités, installés en ok, dessins;

radioactif et queà sich n substances et matières rejetées de appareils et installations détruits;

Électricité, résultant de la suppression des hautes n tension et I sur conducteur parties de structures, dispositifs, et agrégations ;

Risques d'explosion selon GOST 12.1.010-76*, à cause de Feu;

Agents extincteurs.

Les principaux facteurs caractérisant le danger d'explosion, GOST 12.1.010-76 * "Sécurité contre les explosions Exigences générales" sommes:

Pression maximale et température d'explosion ;

Le taux d'augmentation de la pression lors de l'explosion ;

Pression à l'avant de l'onde de choc ;

Propriétés écrasantes et hautement explosives d'un environnement explosif.

dangereux et facteurs nocifs qui affectent les travailleurs à la suite de l'explosion sont :

onde de choc, devant laquelle la pression dépasse la valeur admissible ;

Flamme;

Structures effondrées, équipements, communications, bâtiments et structures et leurs parties volantes ;

Formé lors de l'explosion et (ou) libéré d'un équipement endommagé substances dangereuses, dont la teneur dans l'air de la zone de travail dépasse les concentrations maximales admissibles.

D'un point de vue scientifique, les risques d'incendie sont des concepts physiques et, par conséquent, chacun d'eux est représenté quantitativement par une ou plusieurs grandeurs physiques. À partir de ces positions, considérez l'OFP ci-dessus.

Flamme - c'est la partie visible de l'espace (zone de flamme), à l'intérieur de laquelle se déroule le processus d'oxydation (combustion) et dégage de la chaleur, ainsi que des produits gazeux toxiques sont générés et l'oxygène prélevé dans l'espace environnant est absorbé.

Par rapport au volume de la pièce remplie de gaz, la zone de flamme peut être considérée, d'une part, comme un "générateur" d'énergie thermique entrant dans la pièce, de produits de combustion toxiques et des plus petites particules solides qui nuisent à la visibilité. D'autre part, la zone de flamme consomme l'oxygène de la pièce.

En relation avec ce qui précède, le contenu du concept de "flamme" est représenté quantitativement par les valeurs suivantes :

dimensions caractéristiques de la zone de flamme (site de combustion), par exemple, la zone de combustion (zone d'incendie) F G, m 2.
la quantité de matière combustible brûlant par unité de temps (taux de combustion)ψ, kg. À partir de 1
puissance de dissipation thermique Q bien. = ψ . Q n r , où Q n r – pouvoir calorifique, J. kg -1
la quantité de gaz toxiques générés par unité de temps dans la zone de la flammeψ . je . kg . c -1 , où l je - la quantité de gaz toxique formé lors de la combustion
la quantité d'oxygène consommée dans la zone de combustionψ . lT. kg . s -1 , l T - la quantité d'oxygène pour la combustion d'une unité de masse
la quantité optique de fumée générée dans la chambre de combustion.

Température ambiante élevéeet la température de l'environnement remplissant la pièce est un paramètre d'état. État physique de ce paramètre a été considéré dans les disciplines de TGIV, FKhOR et TP, il est noté J si l'unité est Kelvin ou t , si l'unité est le degré Celsius.

Exemples:

température ambiante lors de l'extinction des feux de pétrole et de gaz
lors de l'extinction de tunnels de câbles, de galeries et d'autres espaces clos.

Produits de combustion toxiques– ce facteur est quantifié par le plan partiel (ou concentration) de chaque gaz toxique. La toxicité est généralement comprise comme le degré d'effets nocifs chimique sur un organisme vivant (lors de la combustion de matériaux polymères - composés hautement toxiques, difficilement prévisibles par la chimie classique et pas toujours détectés par les moyens techniques modernes). Récemment dans la presse - informations sur les supertoxiques - dioxines. Ces substances toxiques peuvent se former lors d'incendies dans des tunnels de câbles, des transformateurs et dans des décharges urbaines ordinaires. Ainsi, une large gamme de produits de combustion toxiques et la difficulté d'établir les propriétés et la composition des composants du complexe vapeur-gaz-aérosol, que nous appelons simplement et généralement fumée (Câble de Shelekhovo). En violation du transport et de la transmission de l'oxygène aux tissus, une carence en oxygène se développe (CO - monoxyde de carbone). Lors d'incendies dans des bâtiments avec des matériaux polymères, les concentrations les plus élevées de CO dans la fumée (1,3 - 5%) - ces concentrations sont beaucoup plus élevées que les concentrations mortelles (ATSIZOL).
Diminution de la concentration en oxygène dans la pièce. Ce facteur est quantitativement caractérisé par la valeur du plan partiel d'oxygène p 1 ou sa relation avec le plan du milieu gazeux dans la pièce, c'est-à-dire

Toutes les valeurs ci-dessus sont des paramètres de l'état de l'environnement qui remplit la pièce lors d'un incendie. A partir du début d'un incendie en cours de développement, ces paramètres changent continuellement dans le temps, c'est-à-dire T = X(τ)

5. Fumer - un système dispersé stable constitué de petites particules solides en suspension dans les gaz. La fumée est un aérosol typique avec des tailles de particules de 10-7 à 10 -5 M. Contrairement à la poussière - un système plus grossier, les particules de fumée ne se déposent pratiquement pas sous l'action de la gravité. Les particules de fumée peuvent servir. Le processus de formation d'un milieu dispersé qui altère la visibilité est communément appelé le processus de formation de fumée.

L'ensemble de ces dépendances est l'essence même de la dynamique RPP.

Lors de l'examen de l'impact de la RPP sur les personnes, les valeurs dites maximales admissibles (MPV) des paramètres de l'état de l'environnement dans la zone où se trouvent les personnes sont utilisées. Les PDZ OFP ont été obtenus à la suite de recherches biomédicales approfondies, au cours desquelles la nature de l'impact des PPP sur les personnes a été établie, en fonction des valeurs de leurs caractéristiques quantitatives.

Ainsi, par exemple, on a constaté que si la concentration en oxygène est divisée par deux par rapport à sa concentration normale dans l'air (soit 23 %, soit environ 270 g. O 2 en m3 air), c'est-à-dire sera de 135 g O 2 en m3 l'air, l'activité du système cardiovasculaire et des organes respiratoires d'une personne est perturbée et il perd également la capacité d'évaluer de manière réaliste les événements. Avec une diminution de la concentration en oxygène de 3 fois, la respiration s'arrête et après 5 minutes, le travail du cœur s'arrête (Guide pour lutter contre la capacité de survie d'un sous-marin)

Il convient de noter que dans des conditions d'incendie, il y a un effet simultané sur une personne de tous les OFP. En conséquence, le danger augmente plusieurs fois. Les valeurs RPP maximales autorisées sont spécifiées dans GOST 12.1.004-91.

Ensuite, nous considérons l'effet du RPP sur les éléments structuraux et les équipements, l'effet thermique d'un incendie sur eux. Par exemple, lors de l'évaluation de l'impact d'un incendie sur ouvrages en béton armé la notion de valeur critique de la température des armatures de ces structures est utilisée. On pense généralement que lorsque le renfort est chauffé à une température égale à 400-450 0 C, il y a une destruction de la structure en béton armé.

Ce qui suit, métal d'une structure métallique ouverte (l.marta, rails de poutres de grue, etc.) - à une température de 900 0 C après 15 minutes.

Lors de l'évaluation de l'impact du feu sur le vitrage, on suppose qu'à une température de l'environnement gazeux dans la pièce égale à 300-350 0 Avec la destruction du vitrage se produira.

Et le taux d'augmentation de la température dans les salles de câbles (conditionnellement et dans les sous-sols), selon les données expérimentales, est en moyenne de 35 à 50 0 par minute.

3. Méthodes scientifiques modernes pour prédire l'OFP.

Les méthodes scientifiques modernes pour prédire l'OFP sont basées sur modélisation mathématique, c'est à dire. sur les modèles mathématiques du feu. Le modèle mathématique d'un incendie décrit sous sa forme la plus générale l'évolution des paramètres de l'état de l'environnement des locaux au cours de la journée, ainsi que l'évolution des paramètres de l'état des structures et équipements enveloppants.

Les équations de base qui composent le modèle mathématique d'un incendie découlent des lois fondamentales de la nature - la première loi de la thermodynamique, la loi de conservation de la masse et la loi de la quantité de mouvement.

Ces équations reflètent et relient l'ensemble des processus interdépendants inhérents à un incendie, tels que le dégagement de chaleur résultant de la combustion, le dégagement de fumée dans la zone de la flamme, le dégagement et la distribution de gaz toxiques, l'échange de gaz des locaux avec l'environnement et avec les locaux, échange de chaleur et chauffage des enveloppes des bâtiments, réduction de la concentration en oxygène dans la pièce.

Les méthodes de prédiction de la RPP se distinguent selon le type de modèle mathématique d'un incendie et sont réparties en trois classes (trois types) :intégrale, zone, champ(différentiel).

Intégral le modèle de feu vous permet d'obtenir des informations, c'est-à-dire faire une prédiction sur les valeurs moyennes des paramètres de l'état de l'environnement dans la pièce à tout moment du développement du feu.

zone le modèle permet d'obtenir des informations sur la taille des zones caractéristiques qui se produisent lors d'un incendie dans les locaux et les paramètres moyens de l'état de l'environnement dans ces zones.

Différentiel de chample modèle permet de calculer pour tout moment de développement du feu les valeurs de tous les paramètres d'état locaux en tous points de l'espace à l'intérieur des locaux.

Mathématiquement, les trois types de modèles d'incendie ci-dessus sont caractérisés par différents niveaux de complexité. Le plus complexe mathématiquement est le modèle de champ.

Résumé de la conférence : Il convient de souligner que les équations différentielles de base de tous les modèles mathématiques du feu nommés découlent de lois fondamentales irréfutables de la nature.

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Les modèles mathématiques de développement d'un incendie dans un local décrivent sous la forme la plus générale l'évolution des paramètres de l'état de l'environnement, des structures enfermantes et des éléments d'équipement au cours du temps. Les équations, les modèles mathématiques d'un incendie dans une pièce sont basés sur les lois fondamentales de la physique : les lois de conservation de la masse, de l'énergie, de la quantité de mouvement. Ces équations reflètent l'ensemble des processus liés et interdépendants inhérents à un incendie - dégagement de chaleur résultant de la combustion, émission de fumée et modifications des propriétés optiques du milieu gazeux, dégagement et distribution de produits de combustion toxiques avec l'environnement et avec locaux attenants, transfert de chaleur et chauffage des enveloppes du bâtiment, etc. La modélisation par méthode intégrale repose sur la modélisation d'un incendie dans un local au niveau des caractéristiques moyennes (paramètres volumiques moyens qui caractérisent les conditions dans le volume de l'espace : température, pression, composition du milieu gazeux, etc. à tout moment). C'est le modèle de feu le plus simple mathématiquement. Il est représenté par un système d'équations différentielles ordinaires. Les fonctions souhaitées sont les paramètres volumétriques moyens du milieu gazeux dans la pièce, et la variable indépendante est le temps. Il existe également des modèles différentiels et de zone.

2. Prédiction des facteurs dangereux d'un incendie dans une pièce basée sur un modèle mathématique de zone.

Méthode des zones le calcul de la dynamique RPP est basé sur les lois fondamentales de la nature - les lois de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie. L'environnement gazeux des locaux est un système thermodynamique ouvert qui échange de la masse et de l'énergie avec l'environnement par des ouvertures ouvertes dans les structures d'enceinte des locaux. Le milieu gazeux est polyphasique, car consiste en un mélange de gaz (oxygène, azote, produits de combustion et gazéification de matières combustibles, gaz agent extincteur) et de fines particules (solides ou liquides) de fumée et d'agents extincteurs. Dans le modèle mathématique de zone, le volume de gaz d'une pièce est divisé en zones caractéristiques, dans lesquelles les équations correspondantes des lois de conservation sont utilisées pour décrire le transfert de chaleur et de masse. Les tailles et le nombre de zones sont choisis de manière à ce que, à l'intérieur de chacune d'elles, l'inhomogénéité de température et d'autres champs des paramètres du milieu gazeux soit la plus minimale possible, ou à partir de certaines autres hypothèses déterminées par les objectifs de l'étude et l'emplacement du matériau combustible. Le plus courant est un modèle à trois zones, dans lequel le volume de la pièce est divisé en zones suivantes : une colonne convective au-dessus du feu, une couche de gaz chauffée près du plafond et une zone d'air froid. À la suite du calcul du modèle de zone, les dépendances temporelles des paramètres de transfert de chaleur et de masse suivants sont trouvées: valeurs moyennes en volume de la température, de la pression, des concentrations massiques d'oxygène, d'azote, de gaz d'extinction d'incendie et de produits de combustion, ainsi que la densité optique de la fumée et la plage de visibilité dans la couche de fumée chauffée près du plafond de la pièce ; la limite inférieure de la couche de fumée chauffée proche du plafond ; distribution le long de la hauteur de la colonne de débit massique, valeurs de température moyennées sur la section transversale de la colonne et degré d'émissivité effectif du mélange gazeux; débits massiques de sortie de gaz vers l'extérieur et d'entrée d'air extérieur vers l'intérieur par des ouvertures ouvertes ; les flux de chaleur menant au plafond, aux murs et au sol, ainsi que rayonnés à travers les ouvertures ; température (champs de température) des structures enveloppantes.

3. Prédiction des facteurs dangereux d'un incendie dans une pièce basée sur un modèle mathématique différentiel. Le modèle mathématique différentiel permet de calculer pour tout moment de développement du feu les valeurs de tous les paramètres d'état locaux en tous points de l'espace à l'intérieur de la pièce. Le modèle différentiel pour le calcul du transfert de chaleur et de masse lors d'un incendie consiste en un système d'équations différentielles de base pour les lois de conservation de la quantité de mouvement, de la masse et de l'énergie. Les principales équations du modèle mathématique comprennent : l'équation de continuité d'un mélange gazeux, c'est une expression mathématique de la loi de conservation de la masse d'un mélange gazeux, l'équation énergétique est une expression mathématique de la loi de conservation et de transformation d'énergie, l'équation de continuité d'un composant d'un mélange gazeux, l'équation d'état d'un mélange de gaz parfaits, les équations des paramètres thermophysiques d'un mélange de gaz tient compte de la composition chimique du mélange. Les relations supplémentaires du modèle mathématique comprennent: le calcul du processus de chauffage des structures de construction (matériaux des murs, des sols, des sols et des colonnes), le calcul du transfert turbulent de chaleur et de masse, le calcul du transfert radiatif de chaleur et de masse, le calcul de l'épuisement de la charge combustible, c'est à dire. détermination de la masse restante de combustible liquide ou solide après sa combustion partielle, modélisation de la combustion (la modélisation de la zone de combustion peut être réalisée à partir de sources d'énergie, de masse et de fumée sans tenir compte de la cinétique chimique et des conditions thermogazodynamiques dans la zone de combustion).

4. Calcul de la durée critique d'un incendie basé sur un modèle mathématique intégral. La durée critique d'un incendie est le temps nécessaire pour atteindre les valeurs maximales admissibles de RPP pour une personne dans la zone où les gens séjournent. La formule de calcul du point de contrôle par température: , où T cr est la température maximale autorisée dans la zone de travail. Pour calculer le point de contrôle en fonction de la condition d'atteinte de la concentration d'oxygène dans la zone de travail de sa valeur maximale autorisée : . Pour calculer le CPP en fonction de la condition que la concentration de gaz toxique dans la zone de travail atteigne sa valeur maximale autorisée : .Pour calculer le point de contrôle en fonction de la perte de visibilité : .Ces formules ne peuvent être utilisées que pour des pièces avec de petites ouvertures ouvertes.

SAINT PETERSBOURG UNIVERSITÉ DU CADRE D'ÉTAT DE L'EMERCOM DE RUSSIE ______________________________ _________________________

Département des ressources juridiques et humaines

TEST

sur le parcours : "Bases physiques et chimiques du développement et de l'extinction des feux"

Sujet : Concepts initiaux et informations générales sur les risques d'incendie et les méthodes pour leur prédiction.

Complété par: étudiant de l'Institut de correspondance et d'apprentissage à distance Gr. N° 508

registre n° v-0876

spécialité 280104.65

Gabdullin Dinar Damirovitch

Saint-Pétersbourg
2011

Contenu

Introduction……………………………………………………………………………	3ème page
Risques d'incendie………………………………………… ………...	4p.
La flamme comme facteur d'incendie dangereux………………………………………………………	4p.
Les étincelles comme facteur d'incendie dangereux………………………………………………………	4p.
La température élevée comme facteur d'incendie dangereux…………………….	5p.
La fumée comme facteur d'incendie dangereux………………………………………………………...	5p.
Réduction de la concentration d'oxygène en tant que facteur d'incendie dangereux………..	5p.
La concentration de substances toxiques comme facteur dangereux dans un incendie…………...	5p.
Destruction de structures en tant que facteur dangereux d'incendie……………………………..	6p.
L'empoisonnement au monoxyde de carbone comme facteur dangereux dans un incendie……………………	6p.
Méthodes de prévision des incendies…………………………………………..	7p.
Classification des modèles mathématiques intégraux du feu…………...	7p.
Modèle de feu intégral…………………………………………………………..	9p.
Modèle de zone de feu…………………………………………………………………….	9p.
Méthode de calcul de champ (différentiel)………………………………..	11 rue
Critères de sélection des modèles de feu pour les calculs……………………………..	12 cordes
Conclusion…………………………………………………… …………………	13str
Liste de la littérature utilisée…………………………………………..	14str

Introduction

L'étude de la discipline "Prévision des risques d'incendie" vise la formation théorique et pratique d'un diplômé, service d'incendie, afin de mener une prévision scientifiquement compétente de la dynamique des risques d'incendie (RFE) dans les locaux (bâtiments, structures) , ainsi que de mener des recherches sur des incendies réels lors de leur examen.
Le but de ce travail est de fournir aux étudiants les connaissances et les compétences nécessaires pour prévoir les situations critiques pouvant survenir lors d'un incendie et utiliser ces informations pour prévenir les incendies, assurer la sécurité des personnes et la sécurité des personnes lors de l'extinction des incendies, analyser les causes et les conditions de l'apparition et le développement des incendies.
À la fin de l'étude du travail, les étudiants recevront des informations générales sur les facteurs dangereux d'un incendie, les méthodes de prévision, apprendrontrégularités physiques de la propagation des flammes et du développement du feu sur des objets à des fins diverses.

Risques d'incendie

Feu- brûlage incontrôlé, causant des dommages matériels, des atteintes à la vie et à la santé des citoyens, aux intérêts de la société et de l'État.

Facteurs d'incendie dangereux (HFF), dont l'impact entraîne des blessures, un empoisonnement ou la mort d'une personne, ainsi que des dommages matériels.

Les facteurs d'incendie dangereux (FFP) affectant les personnes sont : le feu ouvert et les étincelles ; augmentation de la température de l'environnement, des objets, etc.; produits de combustion toxiques, fumée; concentration réduite en oxygène; les chutes de pièces de structures de bâtiments, d'unités, d'installations, etc.

Les principaux risques d'incendie sont: température élevée, fumée, modification de la composition du milieu gazeux, flamme, étincelles, produits toxiques de combustion et de décomposition thermique, faible concentration en oxygène. Il est d'usage de considérer les valeurs des paramètres RPP principalement du point de vue de leur nocivité pour la santé et du danger pour la vie humaine en cas d'incendie.

Les manifestations secondaires de l'OFP comprennent : fragments, parties d'appareils, unités, installations, structures effondrés ;
les substances et matières radioactives et toxiques tombées des appareils et équipements détruits ;
courant électrique résultant du transfert de tension aux parties conductrices des structures et des ensembles ;

Les flammes comme danger d'incendie

La flamme affecte le plus souvent les zones exposées du corps. Les brûlures causées par des vêtements en feu sont très dangereuses, difficiles à éteindre et à éliminer. Les vêtements en tissus synthétiques sont particulièrement inflammables. Le seuil de température pour la viabilité des tissus humains est de 45 °C.

Les étincelles comme risque d'incendie

Le plus fréquent et, en même temps, banal, c'est quand "une flamme s'enflamme d'une étincelle": ici l'ennemi est visible, pour ainsi dire, de face. Une petite étincelle qui se transforme en flamme nue - et, par conséquent, de gros problèmes: incendies de forêt et de steppe, incendies dans des bâtiments agricoles et industriels, des immeubles de bureaux, des locaux d'habitation, des biens mobiliers. En règle générale, d'énormes pertes matérielles. Cependant, comme pour les personnes, le feu ouvert les affecte rarement, les personnes sont principalement affectées par les flux rayonnants émis par les flammes qui affectent les zones ouvertes du corps. Les brûlures causées par des vêtements en feu sont très dangereuses, en particulier à partir de tissus synthétiques, difficiles à éteindre et tout aussi difficiles à éliminer.

La température élevée comme facteur d'incendie dangereux

Le facteur d'incendie suivant - la température ambiante élevée - peut à la fois aggraver l'effet du précédent et agir comme une source indépendante de pertes matérielles et de souffrances physiques pour les personnes causées par le feu d'objets et de matériaux qui s'enflamment spontanément. Le plus grand danger pour l'homme provient de l'air chaud qui, lorsqu'il est inhalé, brûle les voies respiratoires supérieures et entraîne la suffocation et la mort. La surchauffe causée par ce facteur d'incendie entraîne également la mort, à cause de laquelle les sels sont excrétés de manière intensive par le corps, l'activité des vaisseaux sanguins et du cœur est perturbée. Il suffit de rester quelques minutes dans un environnement à une température de 100 ° C - dès que la conscience est perdue et que la mort survient. Dans le même temps, une exposition prolongée aux rayons infrarouges d'une intensité d'environ 540 W / m a un effet néfaste sur une personne. De plus, à des températures ambiantes élevées, les brûlures cutanées sont fréquentes.

La fumée comme danger d'incendie

Un facteur particulièrement dangereux dans un incendie est la fumée, qui, comme vous le savez, n'existe pas sans feu. Dans le même temps, le principal dommage dans ce cas peut provenir non pas tant du feu que de la fumée, qui «fauche» littéralement ceux qui sont tombés dans le champ de sa distribution. Les substances qui composent la fumée, selon les produits de combustion dont elles sont constituées, peuvent être si toxiques que la mort de ceux qui ne prennent qu'une gorgée du mélange toxique survient presque instantanément. Et à cause de la fumée, la visibilité est perdue, ce qui complique le processus d'évacuation des personnes, le rend incontrôlable, car les mouvements dans la fumée deviennent chaotiques, les évacués ne voient plus clairement les panneaux de sortie et les sorties d'évacuation elles-mêmes, tandis qu'une évacuation réussie en cas de le feu n'est possible qu'avec la libre circulation des personnes.

Réduction de la concentration d'oxygène en tant que facteur d'incendie dangereux

Une concentration d'oxygène réduite de seulement 3% perturbe l'activité cérébrale d'une personne et a un effet détériorant sur les fonctions motrices de son corps et, dans de nombreux cas, entraîne la mort. Par conséquent, une concentration réduite d'oxygène dans un incendie est également considérée comme ses facteurs particulièrement dangereux.

La concentration de substances toxiques comme facteur d'incendie dangereux

En outre, un facteur d'incendie particulièrement dangereux est une concentration accrue de produits toxiques de décomposition thermique et de combustion. L'effet néfaste des flammes, de la chaleur, de la combustion lente, tout simplement au-delà de la mesure autorisée des matériaux polymères et synthétiques chauffés, a été de plus en plus noté ces dernières années, lorsque des centaines de matériaux jusqu'alors inconnus et jamais utilisés auparavant sont entrés sur le marché des produits de construction et de finition. fin des propriétés étudiées ou ne convenant à aucun usage. Parmi les produits toxiques de la combustion, le monoxyde de carbone est reconnu comme le plus dangereux, qui, réagissant avec l'hémoglobine sanguine à une vitesse deux à trois cents fois supérieure à l'oxygène, conduit le corps à une privation d'oxygène. En conséquence, une personne devient engourdie par des étourdissements, une indifférence, une dépression la saisit, elle devient indifférente au danger, ses mouvements deviennent désordonnés et, par conséquent, un arrêt respiratoire et la mort.

Défaillance structurelle comme risque d'incendie

La destruction de structures est un autre des facteurs d'incendie dangereux entraînant des blessures, des blessures et la mort de personnes dans la zone de destruction.
Au cours des 10 à 20 premières minutes, le feu se propage le long du matériau combustible et à ce moment, la pièce est remplie de fumée. La température de l'air monte dans la pièce à 250-300 degrés. Après 20 minutes, la propagation volumétrique du feu commence.
Après encore 10 minutes, la destruction du vitrage se produit. L'afflux d'air frais augmente, le développement du feu progresse fortement et la température atteint 900 degrés.
Après l'épuisement des substances de base, la structure du bâtiment perd sa capacité portante et, à ce moment, les structures brûlées s'effondrent.

Intoxication au monoxyde de carbone comme risque d'incendie

L'intoxication au monoxyde de carbone est l'une des principales causes d'empoisonnement ou de décès dans un incendie. En cas d'intoxication au monoxyde de carbone, un état pathologique aigu se produit, qui se développe à la suite de la pénétration de monoxyde de carbone dans le corps humain, est dangereux pour la vie et la santé et, sans soins médicaux adéquats, peut entraîner la mort.
Le monoxyde de carbone pénètre dans l'atmosphère lors de tout type de combustion. Le monoxyde de carbone se lie activement à l'hémoglobine, formant de la carboxyhémoglobine, et bloque le transfert d'oxygène vers les cellules tissulaires, ce qui conduit à une hypoxie de type hémique. Monoxyde de carboneégalement inclus dans les réactions oxydatives, perturbant l'équilibre biochimique des tissus.

Méthodes de prévision des incendies

Classification des modèles mathématiques intégraux du feu

Méthodes scientifiques modernes pour prédire les facteurs d'incendie dangereux reposent sur une modélisation mathématique, c'est-à-dire sur les modèles mathématiques du feu. Le modèle mathématique d'un incendie décrit sous sa forme la plus générale l'évolution des paramètres de l'état de l'environnement d'un local au cours du temps, ainsi que l'évolution des paramètres de l'état des structures enveloppantes de ce local et de divers éléments d'équipements technologiques.
Les méthodes de prédiction de la RPP se distinguent selon le type de modèle mathématique d'un incendie. Les modèles mathématiques d'un incendie dans une pièce sont conditionnellement divisés en trois classes (trois types): intégral, zone, champ (différentiel).
1. Un modèle de feu intégral vous permet d'obtenir des informations, c'est-à-dire faire une prédiction sur les valeurs moyennes des paramètres de l'état de l'environnement dans la pièce à tout moment du développement du feu. Dans ce cas, afin de comparer (corréler) les paramètres moyens (c'est-à-dire le volume moyen) de l'environnement avec leurs valeurs limites dans la zone de travail, on utilise des formules obtenues sur la base d'études expérimentales de la distribution spatiale des températures, des concentrations de produits de combustion, de la densité optique des fumées, etc. d.
2. Le modèle de zone permet d'obtenir des informations sur les dimensions des zones spatiales caractéristiques qui se produisent lors d'un incendie dans un local, et les paramètres moyens de l'état de l'environnement dans ces zones. Comme zones spatiales caractéristiques, on peut distinguer, par exemple, la région proche du plafond de l'espace, au stade initial d'un incendie, la région du flux de gaz chauffés s'élevant au-dessus du foyer de combustion, et la région du non-plafond. partie froide sans fumée de l'espace.
3. Le modèle différentiel de champ permet de calculer pour tout moment de développement du feu les valeurs de tous les paramètres d'état locaux en tous points de l'espace à l'intérieur de la pièce.
Les modèles répertoriés diffèrent les uns des autres par la quantité d'informations qu'ils peuvent fournir sur l'état de l'environnement gazeux dans la pièce et les structures qui interagissent avec lui à différentes étapes (étapes) de l'incendie. À cet égard, les informations les plus détaillées peuvent être obtenues à l'aide d'un modèle de terrain.
Mathématiquement, les trois types de modèles d'incendie ci-dessus sont caractérisés par différents niveaux de complexité.
Le modèle intégral du feu est essentiellement représenté par un système d'équations différentielles ordinaires. Les fonctions recherchées sont les paramètres volumiques moyens de l'état de l'environnement, l'argument indépendant est le temps.
La base du modèle de zone d'un incendie dans le cas général est une combinaison de plusieurs systèmes d'équations différentielles ordinaires. Les paramètres d'état de l'environnement dans chaque zone sont les fonctions souhaitées et l'argument indépendant est le temps. Les fonctions recherchées sont également les coordonnées qui déterminent la position des frontières des zones caractéristiques.
Le plus complexe mathématiquement est le modèle de champ. Il repose sur un système d'équations aux dérivées partielles qui décrivent la répartition spatio-temporelle des températures et des vitesses du milieu gazeux dans la pièce, les concentrations des composants de ce milieu (oxygène, monoxyde et dioxyde de carbone, etc.), pressions et densités. Ces équations incluent la loi rhéologique de Stokes, la loi de Fourier sur la conduction thermique, la loi de diffusion, la loi de transfert radiatif, etc. Dans un cas plus général, une équation de conduction thermique différentielle est ajoutée à ce système d'équations, qui décrit le processus de chauffage des structures enveloppantes. Les fonctions recherchées dans ce modèle sont la densité et la température du milieu, la vitesse de déplacement du gaz, les concentrations des composants du milieu gazeux, la densité optique de la fumée (l'indicateur naturel de l'atténuation de la lumière dans un milieu dispersé), etc. . Les coordonnées sont des arguments indépendants x, y, z et le temps t.

Pour prédire les facteurs dangereux d'un incendie, intégrale (prévision des valeurs moyennes des paramètres de l'état de l'environnement dans la pièce à tout moment du développement de l'incendie), zone (prévision de la taille de la caractéristique les zones spatiales qui se produisent lors d'un incendie dans la pièce et les valeurs moyennes des paramètres de l'état de l'environnement dans ces zones pour tout moment de développement de l'incendie. Des exemples de zones sont la zone montée au plafond, le flux de chauffage gaz remontant la source de combustion et l'aire de la zone froide non exempte de fumée) et les modèles de feu de champ (différentiel) (prédiction de la distribution spatio-temporelle des températures et des vitesses du milieu gazeux dans la pièce, concentrations de milieu composants, pressions et densités en tout point de la pièce).

Pour les calculs, il est nécessaire d'analyser les données suivantes:
- les décisions d'aménagement de l'espace de l'installation ;
- les caractéristiques thermophysiques des ouvrages et équipements d'enceinte situés dans l'installation ;
- type, quantité et emplacement des matériaux combustibles ;
- le nombre et la localisation probable des personnes dans le bâtiment ;
- signification matérielle et sociale de l'objet ;
- les systèmes de détection et d'extinction d'incendie, la protection contre la fumée et l'incendie, les systèmes de sécurité des personnes.
Celui-ci prend en compte :
- la probabilité d'un incendie ;
- la dynamique possible du développement du feu ;
- disponibilité et caractéristiques des systèmes de protection incendie (SPPS);
- probabilité et conséquences possibles l'impact du feu sur les personnes, la structure du bâtiment et les actifs matériels ;
- Conformité de l'objet et de sa SPZ aux exigences des normes de sécurité incendie.

Ensuite, vous devez justifier le scénario de développement d'un incendie. La formulation d'un scénario de développement d'un incendie comprend les étapes suivantes :
- sélection de l'emplacement de la source initiale d'incendie et des schémas de son développement ;
- fixation de la zone de calcul (choix du régime des locaux pris en compte dans le calcul, détermination des éléments de la structure interne des locaux pris en compte dans le calcul, fixation de l'état des ouvertures) ;
- réglage des paramètres de l'environnement et des valeurs initiales des paramètres à l'intérieur des locaux.

Modèle de feu intégral

Le modèle mathématique intégral d'un incendie décrit sous sa forme la plus générale le processus de modification de l'état du milieu gazeux dans une pièce au fil du temps.
Du point de vue de la thermodynamique, le milieu gazeux qui remplit une pièce d'ouvertures (fenêtres, portes, etc.) comme objet d'étude est un système thermodynamique ouvert. Les structures enveloppantes (sol, plafond, murs) et l'air extérieur (atmosphère) sont environnement externe par rapport à ce système thermodynamique. Ce système interagit avec l'environnement par transfert de chaleur et de masse. Lors du développement d'un incendie, les gaz chauffés sont expulsés de la pièce par certaines ouvertures et l'air froid entre par d'autres. La quantité de substance, c'est-à-dire la masse de gaz dans le système thermodynamique considéré évolue dans le temps. L'afflux d'air froid est dû au travail de poussée effectué par l'environnement extérieur. Le système thermogasdynamique, à son tour, effectue un travail en poussant les gaz chauffés dans l'atmosphère extérieure. Ce système thermodynamique interagit également avec les structures enveloppantes par échange de chaleur. De plus, la substance pénètre dans ce système depuis la surface du matériau en combustion (c'est-à-dire depuis la zone de la flamme) sous la forme de produits de combustion gazeux.
L'état du système thermodynamique considéré change en raison de l'interaction avec l'environnement. Dans la méthode intégrale de description de l'état d'un système thermodynamique, qui est le milieu gazeux dans une pièce, des paramètres d'état « intégraux » sont utilisés, tels que la masse de l'ensemble du milieu gazeux et son énergie thermique interne. Le rapport de ces deux paramètres intégraux permet d'estimer, en moyenne, le degré d'échauffement du milieu gazeux. Au cours du développement du feu, les valeurs des paramètres d'état intégraux indiqués changent.

Modèle de feu de zone

La méthode de zone pour calculer la dynamique RPP est basée sur les lois fondamentales de la nature - les lois de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie. L'environnement gazeux des locaux est un système thermodynamique ouvert qui échange de la masse et de l'énergie avec l'environnement par des ouvertures ouvertes dans les structures d'enceinte des locaux. Le milieu gazeux est polyphasique, car est constitué d'un mélange de gaz (oxygène, azote, produits de combustion et de gazéification de matières combustibles, agent extincteur gazeux) et de fines particules (solides ou liquides) de fumée et d'agents extincteurs.
Dans le modèle mathématique de zone, le volume de gaz de la pièce est divisé en zones caractéristiques, dans lesquelles les équations correspondantes des lois de conservation sont utilisées pour décrire le transfert de chaleur et de masse. Les tailles et le nombre de zones sont choisis de manière à ce que, à l'intérieur de chacune d'elles, l'inhomogénéité de température et d'autres champs des paramètres du milieu gazeux soit la plus minimale possible, ou à partir de certaines autres hypothèses déterminées par les objectifs de l'étude et l'emplacement du matériau combustible.
Le plus courant est un modèle à trois zones, dans lequel le volume de la pièce est divisé en zones suivantes : une colonne de convection, une couche de plafond et une zone d'air froid, fig. une.

Image 1

À la suite du calcul selon le modèle de zone, les dépendances temporelles des paramètres de transfert de chaleur et de masse suivants sont trouvées :
- valeurs volumiques moyennes de température, pression, concentrations massiques d'oxygène, d'azote, de gaz d'extinction d'incendie et de produits de combustion, ainsi que densité optique de fumée et plage de visibilité dans une couche de fumée chauffée près du plafond dans la pièce;
- la limite inférieure de la couche de fumée chauffée proche du plafond ;
- distribution le long de la hauteur de la colonne de débit massique, moyennée sur la section transversale de la colonne, des valeurs de température et du degré d'émissivité effectif du mélange gazeux ;
- les débits massiques de sortie des gaz vers l'extérieur et d'entrée d'air extérieur vers l'intérieur par les ouvertures ouvertes ;
- les flux de chaleur menant au plafond, aux murs et au sol, ainsi que rayonnés par les ouvertures ;
- la température (champs de température) des structures enveloppantes.

Méthode de calcul de champ (différentiel)

La méthode de champ est la plus polyvalente des méthodes déterministes existantes, car elle est basée sur la résolution d'équations aux dérivées partielles exprimant des lois fondamentales de conservation en chaque point du domaine de calcul. Il peut être utilisé pour calculer la température, la vitesse, la vitesse, les concentrations des composants du mélange, etc. en chaque point du domaine de calcul, voir Fig. 2. A cet égard, la méthode de terrain peut être utilisée :
mener des recherches scientifiques afin d'identifier les schémas de développement des incendies ;
effectuer des calculs comparatifs afin de tester et d'améliorer des modèles moins universels et zonaux et intégraux, pour vérifier la validité et leur application;
Choisir une option rationnelle pour la protection contre l'incendie d'objets spécifiques :
modélisation de la propagation du feu dans des locaux de plus de 6m de hauteur.

Figure 2

Fondamentalement, la méthode de terrain ne contient aucune hypothèse a priori sur la structure de l'écoulement, et elle est donc fondamentalement applicable pour considérer tout scénario de développement d'incendie.
Cependant, il faut noter que son utilisation nécessite des ressources informatiques importantes. Cela impose un certain nombre de restrictions sur les dimensions du système considéré et réduit la possibilité d'effectuer des calculs multivariés. Par conséquent, les méthodes de modélisation intégrale et zonale sont également des outils importants pour évaluer le risque d'incendie des objets dans les cas où elles sont suffisamment informatives et où les hypothèses formulées dans leur formulation ne contredisent pas l'image du développement du feu.
Cependant, sur la base des recherches menées, on peut affirmer que puisque les hypothèses a priori des modèles de zone peuvent conduire à des erreurs importantes dans l'évaluation du risque d'incendie d'un objet, il est préférable d'utiliser la méthode de modélisation sur le terrain dans les cas suivants :
pour les locaux de configuration géométrique complexe, ainsi que pour les locaux avec un grand nombre de barrières internes ;
les pièces dont l'une des dimensions géométriques est beaucoup plus grande que les autres ;
locaux où il existe une possibilité de formation de flux de recirculation sans formation d'une couche supérieure chauffée (ce qui est l'hypothèse principale des modèles de zone classiques);
dans d'autres cas, lorsque les modèles zonaux et intégraux ne sont pas suffisamment informatifs pour résoudre les tâches définies, ou s'il y a des raisons de croire que le développement d'un incendie peut différer considérablement des hypothèses a priori des modèles zonaux et intégraux d'incendie.

Critères de sélection des modèles d'incendie pour les calculs

Conformément au projet de document "Méthodologie d'évaluation des risques pour les ERP", trois grands groupes de modèles déterministes sont utilisés pour décrire les paramètres thermogasdynamiques d'un incendie : intégral, zonal et champ.
Le choix d'un modèle spécifique pour le calcul du temps de blocage des voies d'évacuation doit être effectué sur la base des prérequis suivants :
méthode intégrale :

pour les bâtiments et les structures contenant un système développé de pièces de petit volume d'une configuration géométrique simple

réaliser des simulations pour les cas où la prise en compte du caractère stochastique d'un incendie est plus importante qu'une prédiction précise et détaillée de ses caractéristiques ;

pour les pièces où la taille caractéristique du siège du feu est proportionnelle à la taille caractéristique de la pièce ;

méthode des zones :

pour les locaux et ensembles de locaux de configuration géométrique simple dont les dimensions linéaires sont proportionnées entre elles ;

pour les pièces de grand volume, lorsque la taille du siège du feu est nettement inférieure à la taille de la pièce ;

pour des zones de travail situées à différents niveaux dans une même salle (salle de cinéma inclinée, mezzanine, etc.) ;

méthode de terrain :
- pour les locaux de configuration géométrique complexe, ainsi que les locaux avec un grand nombre de barrières internes (atriums avec un système de galeries et de couloirs attenants, centres multifonctionnels avec un système complexe de connexions verticales et horizontales, etc.);
- pour les pièces dont l'une des dimensions géométriques est beaucoup plus grande (plus petite) que les autres (tunnels, parkings fermés de grande surface, etc.) ;
etc.................