Математическая модель расчета тепломассообмена при верховом лесном пожаре Текст научной статьи по специальности «Математика»

обеспечивает "прозрачность" процессов по выдаче, учету, хранению, списанию СИЗОД и представляется наиболее целесообразным с учетом меньших трудозатрат.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Приказ МЧС РФ от 9 января 2013 г. N 3 «Об утверждении Правил проведения личным составом федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы аварийно-спасательных работ при тушении пожаров с использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения в непригодной для дыхания среде». // Российская газета. URL: https://rg.ru/2013/03/22/pozhary-dok.html (дата обращения: 20.03.2019).

2. Приказ МЧС России от 21 апреля 2016 г. N 204 «О техническом обслуживании, ремонте и хранении средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения». // КонсультантПлюс. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_254116 (дата обращения: 20.03.2019).

3. Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Лазерная_гравировка (дата обращения: 20.03.2019).

УДК 614.841.42

Ле Ань Туан, С.В. Пузач, Чу Куок Минь

Академия ГПС МЧС России, Москва

Институт пожарной безопасности Вьетнама, Ханой

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ВЕРХОВОМ ЛЕСНОМ ПОЖАРЕ

Рассматривается пожарная опасность пятнистого возгорания, возникающего при лесном верховом пожаре вблизи объекта энергетики. Выполнен анализ нормативных требований к безопасным расстояниям от объектов энергетики до кромки лесного массива. Предложена математическая модель расчета параметров тепломассообмена.

Ключевые слова: лесной верховой пожар, пятнистого возгорания, тепловое излучение, скорость газовой смеси, импульса, энергии.

Le Anh Tuan, S.V. Puzach, Chu Quoc Minh

MATHEMATICAL MODEL OF CALCULATION OF HEAT AND MASS EXCHANGE OF CROWN FIRES

The fire danger of a spotty fire arising during a forest fire near a power facility is considered. The analysis of regulatory requirements for safe distances from energy facilities to the edge of the forest is made. A mathematical model for calculating the parameters of heat and mass transfer is proposed.

Keywords: forest fire, spotted ignition, thermal radiation, speed gas, impulse, energy.

Обобщенное трехмерное нестационарное дифференциальное уравнение законов сохранения массы, импульса и энергии имеет вид [9] :

д

— (рф) + div(pwO) = div(rgradO ) + S, (1)

дх

где х - время, с; р - плотность газовой смеси, кг/м ; w - скорость газовой смеси, м/с; Ф - зависимая переменная (температура, проекции скорости на координатные оси, массовые

217

концентрации компонентов газовой смеси О2, Н2, N2, кинетическая энергия турбулентности и скорость ее диссипации); Г - коэффициент диффузии для Ф; £ - источниковый член.

Начальные условия к уравнению (1) принимаются следующими:

- температура атмосферного воздуха равна 293 К;

- давление в атмосферном воздухе на уровне земли равно 1,013 х 105 Па;

- массовые концентрации: кислорода - ХО2=0,23, азота - Х^2=0,77, остальных газов -равны нулю.

Граничные условия к уравнению (1) на твердых поверхностях:

- задаются граничные условия 3-го рода [1];

- условие «прилипания» для уравнения неразрывности.

Замкнутая система уравнений (1) решена численно методом контрольных объемов [2] с использованием компьютерной программы [3], которая реализует полевую модель расчета термогазодинамики пожара [4].

Основой для простой математической модели расчета теплового излучения от пятнистого возгорания является уравнение лучистого теплообмена [1]:

q = snpcc

\ 4 / \ 4 Ти | | То

100 ) \ 100

(2)

где q - плотность теплового потока, падающего на облучаемую поверхность, Вт/м2, Ти - эффективная температура излучающей поверхности пятнистого возгорания, К, То -температура на облучаемой поверхности, К, 8пр - приведенная степень черноты системы

2 4

«излучаемая поверхность- облучаемая поверхность»; со=5, 67 Вт/(м2-К4) - коэффициент излучения абсолютно черного тела; у - коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями, в которой входит расстояние между излучающей и облучаемой поверхностями.

Коэффициент облученности элементарной площадки облучаемого тела вычисляется по формуле [1]:

Г С05ф1с05ф2 ^ , (3)

I ПГ 2 "

где г - расстояние между элементарными площадками излучаемой и облучаемой поверхностей, м; ф1 и ф1 - углы между нормалями к элементарным площадкам излучаемой и

облучаемой поверхностей и прямой линией с длиной г, соединяющей центры этих площадок,

2

рад; г и - площадь излучаемой поверхности, м .

Основная проблема при использовании формул (2) и (3) состоит в неопределенности формы излучающей поверхности пятнистого пожара и нахождении эффективной температуры Ти.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кошмаров Ю.А. Теплотехника. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. - 501 с.

2. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 152 с.

3. Пузач С.В. Интегральные, зонные и полевые методы расчета динамики опасных факторов пожара. Свидетельство об официальной регистрации программы № 2006614238 в федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 8.12.2006.

4. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. - 336 с.