CC BY
21
2. Turkay S. A study of random vibration characteristics of the quarter-car model / S. Tur-kay and H. Akcay // Journal of Sound and Vibration. - 2005. - № 282. - Р. 111-124.
3. Thompson A.G. Computation of the rms state variables and control forces in a half-car model with preview active suspension using spectral decomposition methods / A.G. Thompson and B.R. Davis // Journal of Sound and Vibration. - 2005. - № 285. - Р. 571-583.
4. Zhu Q. Chaotic vibration of a nonlinear full-vehicle model / Q. Zhu and M. Ishitobi // International Journal of Solids and Structures. - 2006. - № 43. - Р. 747-759.
5. Дэбни Дж. SIMULINK 4. Секреты мастерства : пер. с англ. - М. : Изд-во БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - 403 с.
6. Anil Shirahatt Optimal design of passenger car suspension for ride and road holding/Anil Shirahatt, P.S.S. Prasad, Pravin Panzade, M.M. Kulkarni // J. Braz. Soc. Mech. Sci&Eng. - 2008. -Vol. 30, № 1. - Р. 66-76.
Кузьо И.В., Житенко О.В. Пространственная модель колесного транспортного средства с использованием Matlab Simulink
Приведена система дифференциальных уравнений для пространственной модели автомобиля и показан способ ее реализации, используя программный продукт Matlab Simulink. Отображена методика и способ реализации пространственной модели автомобиля с помощью современных программных продуктов для решения актуальных задач динамики. Смоделирован случай переезда машины через препятствие прямоугольного перерезу лишь левыми колесами, тогда как правые колеса двигались по ровной плоскости.
Ключевые слова: пространственная модель, динамика движения, Matlab Simulink.
KuzioI.V., Zhytenko O.V. Full car model with the use of Matlab Simulink
System over differential equalizations, a complete motor-car model and method of her realization are shown, using the software product of Matlab Simulink. Methodology and method of realization of complete motor-car model appear by means of modern programmatic foods for the decision of actual tasks of dynamics.
Keywords: full car model, dynamics of motion, Matlab Simulink.
УДК 614.843 (075.32) Проф. Е.М. Гулida, д-р техн. наук;
доц. О.В. Меньшикова, канд. фiз.-мaт. наук; ад'юнкт А А. Ренкас -Львiвський ДУ безпеки життeдiяльностi
МОДЕЛЮВАННЯ ПОЖЕЖ1 В ЗАКРИТОМУ ПРИМ1ЩЕН1
Розглянуто та проаналiзовано юнукга методи моделювання пожежi в закритих примщеннях та запропоновано на пiдставi результапв експериментальних досл> джень з використанням дробовофакторного експерименту математичну модель та метод моделювання пожежi в примщеш. Перевiрка на адекватшсть статистично! моделi за критерieм Фщера показала, що модель е адекватною. Крiм цього, моделювання по-жежi в закритому примщеш з використанням статистично! моделi перевiряли на адекватшсть теоретичним шляхом з використанням диференщального рiвняння по-жежi в закритому примщеш. Максимальна вщносна похибка статистично!' моделi вщносно теоретично! не перевищуе 18 %. Метод статистичного моделювання дае змогу визначати температуру в рiзних точках об'ему примщення в цилвдричнш сис-темi координат. При цьому можливi побудова та аналiз iзотерм у площинах, яга про-ходять через центр осередку пожежг Крiм цього, метод статистичного моделювання дае змогу будувати за допомогою системи прикладних програм MAPLE iзотермiчнi поверхш в об'емi примщення. Це дае змогу визначати вимоги та встановлювати нор-ми для основних елеменпв конструкци будiвлi з погляду пожежно! безпеки.
Ключовг слова: пожежа, площа пожеж^ температура, iзотерма, iзотермiчнi поверхш.
Постановка проблеми. Кожен будинок складаегься iз рiзноманiтних будiвельних елеменлв, що по-рiзному ведуть себе в умовах пожежi. Значна кшьюсть кра!н свiгу перейшли до гнучкого об'eкгно-орieнгованого протипо-жежного нормування. Тому доцiльно заздалегщь визначати вплив вшх чинниюв на розвиток пожежi з використанням математичного моделювання пожежi та врахуванням отриманих даних для розроблення нормативiв, як сприятимуть тдвищенню вогнетривкосл, мiцностi та надiйностi елеменлв конструкцп бу-дiвлi, визначенню критичного часу тривалосп пожежi та пришвидшенню 11 лж-вщаци. Для розв'язування ще! задачi передусiм використовують математичш моделi розрахунку тепломасообмiну пiд час пожежi в примiщенi. З практичного погляду найбiльшого використання для визначення нормативних даних набули диференщальт (польов^ та ттегральт моделi розрахунку термогазодинамжи пожежi [1, 2]. Але моделювання турбулентного тепломасообм^ в термогазо-динамiчних умовах пожежi е дуже складною проблемою, яка пояснюеться бага-тофакторнiстю та нелiнiйнiстю задач термофiзики, що розв'язуються. Математичш моделi становлять систему диференцiальних рiвиянь, розв'язок яких вико-нуеться на ПЕОМ. Використовувати так! моделi в повсякденнш iнженернiй по-жежнiй практищ дуже складно. У роботi [3] розроблено модель, яка дае змогу визначати показники тепломасообмiну в процеш виникнення пожежi в закрито-му примiщеннi на iнженерному рiвнi, а саме: наведено метод статистичного моделювання пожеж в закритих примщеннях, який полягае у використаннi нель ншно! моделi визначення температури у довшьнш точцi примiщення, заданiй цилшдричними координатами (Я, ф, 2). Цю модель було розроблено на пiдставi даних, як були отриманi рашше iншими дослiдниками, пщ час визначення температури в процеа виникнення пожежi в закритих примiщеннях [1, 2, 4, 5]. Але ця модель мае недолж, а саме температура зменшуеться у разi збшьшення вщ-станi, висоти та площi пожежi. Насправдi у разi збшьшення висоти та площi температура повинна зростати. На початку горшня в зош конвекцшно! колонки пiд час збшьшення висоти, температура е нижчою ж^вняно з температурою осередку горшня, поступово вони зрiвноважуються. Тому тд час розроблення математично! моделi для визначення температури у довшьнш точщ примщення необхiдно враховувати вказаний недолк, який е в роботi [3].
Мета роботи. На пiдставi результата експериментiв розробити адекват-ну математичну модель i метод прогнозування основних показниюв тепломасо-обмiну в процеа виникнення пожежi в закритому примщенш, з метою подаль-шого дослщження впливу температури на несучi конструкцп будiвель.
Анал1з останн1х досягнень 1 публжацш. Методика подiбних експери-ментальних дослiджень, якi проводили у Всеросшському науково-дослiдному iнститутi пожежно! охорони (ВНД1ПО), та 1х результати представлено в робот [9]. Розглядалося примiщення, розмiри якого 5,8х5,8 м, висота - 5,8 м. Площа поверхнi тдлоги - 33,64 м2, об'ем - 195,11 м3. Стiни виконанi з червоно! цегли на цементно-тсковому розчиш. Верхне перекритгя виконане у виглядi рами зi стальних швелерiв, облицьованих зверху i знизу стальними листами. Проспр мiж листами заповнений мшеральною ватою. Експериментальне примiщення мало 2 отвори, висота яких становила 1,1 м. Ширина змшювалась: пiд час проведения першого дослiду вона була 1,35 м, другого - 0,72 м, третього - 0,36 м.
У примщенш був дверний отвiр, який тд час проведення експерименту зачи-няли металевими дверима.
Дослiдження проводили в двi сери експериментiв. У першш сери для по-жежного навантаження використовували бруски деревини, в другш - органiчне скло. Горючий матерiал складався на платформi ваг, як розташовували по центру примщення. Для розпалу горючого матерiалу використовували таблетки сухого палива. Для визначення температури в примiщеннi влаштовували 107 хро-мель-алюмелевих термопар (ТХА), 62 з яких використовували для визначення температури на огороджувальних конструкщях, 45 - в об,eмi примщення. Розта-шовування ТХА наведено на рис. 1 та на рис. 2. Дослщи проводили в лггню пору року за температури зовшшнього повггря 17-20°С та швидкостi в^у 1 м/с.
Рис. 1. Розмщення ТХА на поверхнях огороджувальних конструкцш на висотi вiд тдлоги: а) 5,8 м; б) 4,4 м; в) 2,9 м; г) 1,4 м; д) 0,0 м
Рис. 2. Розмщення ТХА в об'eмi примщення: 1) вжонш отвори; 2) вага
Постановка задачi та ТТ розв'язання. Для розроблення методу прогно-зування основних показниюв тепломасообмшу в процес виникнення пожежi в закритому примщенш необхщно отримати на пiдставi активного повнофактор-ного експерименту математичну модель, яка б давала змогу визначати темпера-
туру в закрытому примщеш на початковш стади пожеж1 на будь-якому рад1ус1 Я вщ осередку пожеж1 та будь-якш висот 2 залежно вщ пожежного наванта-ження О, площ1 пожеж1 1 часу вшьного горшня твг.
Для проведення експериментальних дослщжень викорисговували примь щення науково-дослщно! лабораторп пожежно! безпеки Льв1вського державного ушверситету безпеки житгедiяльносгi. Примщення, в якому проводили дос-лщження, готувалося на пiдсгавi рекомендацiй ВНД1ПО [9]. Розм1ри примщен-ня: висота - 2,57 м, довжина - 6,33 м, ширина - 3,9 м. Стши виконано з черво-но! цегли на цементно-тсковому розчиш. Перекриття - залiзобегонне, покрите вапняно-глиняним розчином. Кр1м того, над осередком пожеж! перекриття було захищене шаром мшерально! вати тд сталевим листом на площ1 4 м . У л1вому кут примiщення розм!щувався прямокутний отв1р розм1ром 1000х1000мм на висот 1,57 м для викиду нагрiгого повпря назовнi. У примщенш був дверний отв1р, який тд час проведення експерименту зачиняли металевими дверима. Горючий магерiал укладався на висот 10 см на спещально пiдгоговленому навiсi. Перед укладанням магерiал зважували на гехновазi типу ТВ-1-150.
У примщеш було розмщено 28 гермоперегворювачiв типу ТХА. Тер-моперегворювачi №1-18 та провщники, що з'еднували 1х з регуляторами-перет-ворювачами температур, !золювали мiнеральною ватою для захисту вщ нагрь вання. Схема розмщення гермоперегворювачiв зображено на рис. 3., в трьох горизонтальних та трьох вертикальних площинах знаходиться по 9 ТХА, тобто на перетиш площин - по 3 ТХА.
Рис. 3. Схема розмщення mермопереmворювачiв у примлщенл
Таке розмщення термопар пояснюеться тим, що через 3 точки завжди можна провести криву. Осередок пожеж! розм!щували в правому крайньому кут
примщення, до якого на шгагивi тдводили термоперетворювач № 1. Контакти термоперетворювач!в пщ'еднували до чотирьох восьмиканальних регулятор-ви-мiрювачiв температур РТ-0102, а з них безпосередньо на ПЕОМ для реестрацп.
Дослiдження проводили в чотири етапи з повторюванютю дослвдв 2 рази. Вартвались площа горшня, величина пожежного навантаження та час про-ведення дослвдв. Для отримання вогнища пожежi використовували деревину (сосну), яка мала таю показники: 0тш = 13800-103Дж/кг; лШШну швидюсть роз-повсюдження полум'я V = 0,022 м/с; питому швидюсть вигоряння уп = 0,0145 кг/м2-с. Деревину укладали р1вном1рним шаром на поверхнi навюу. Приймали кутову пожежу. Р1вш змши факгорiв наведено в табл. 1.
Табл. 1. Р1вш змши факторов
Ршш факгорiв О, кг/м2 Т&г., хв Я, м 2, м м2
Х 1п Х1 Х2 1п Х2 Х3 1п Х3 Х4 1п Х4 Х5 1п Х5
Верхнiй (+) 50 3,9 20 3 7,4 2 2,5 0,9 3,14 1,1
Нульовий (0) 40 - 7,5 - 3,75 - 1,3 - 1,9625 -
Нижнш ( - ) 30 3,4 5 1,6 0,1 -2,3 0,1 -2,3 0,785 -0,2
Вхщ в примщення здшсню-вався через дв!рний отв1р, який вщ початку i до заганчення пожеж! був закритим. Це давало змогу дослщи-ти початкову стадiю пожеж^, а саме отримати зону конвекцшно! колонки, зону пристельового нагргтого газу та зону тдлогового холодного повпря. Осередок пожежi зображе-но на рис. 4.
Матриця планування та ре-зультати факторного експерименту 25-2 наведено в табл. 2.
Рис. 4. Вогнище пожежг тд час виконання експериментальних досл1джень в закритому прим1щет
Табл. 2. Матриця планування та результаты
факторного експерименту 2
(О)
Х1
(Тв.г) Х2
(Я)
Х3
(2)
Х4= Х1 Х2 Х3
Х5=Х1Х3Х4
Перший
дослщ,
Т,-
(1),
Другий дослщ,
т, (2), °С
С.З., Т-
1 /сер?
°С
1пТ,-с
К. Х1
К. Х2
К. Х3
К. х4
З.
К. Х5
Р.
З.
30
-1
0,1
0,1
0,785
Т22 (1)= 790
Т22 (2)= 794
792
6,674
+ 1
50
-1
0,1
+1
2,5
0,785
Т28 (1) = 549
28 (2
= 537
543
6,297
30
+1
20
-1
0,1
+1
2,5
+1
3,14
Т28 (1) = 547
28 (2
= 540
543,5
6,298
+1
50
+1
20
0,1
0,1
+1
3,14
Т22 (1) = 869
22 (2
= 876
872,5
6,771
30
+1
7,4
+1
2,5
0,785
Т8 (1) = 72
8 (2)
= 67
69,5
4,241
+1
50
+1
7,4
0,1
0,785
Т2 (1) = 31
2 (2)
= 28
29,5
3,384
30
+1
20
+1
7,4
0,1
+1
3,14
Т2 (1) = 43
2 (2)
= 40
41,5
3,726
+1
50
+1
20
+1
7,4
+1
2,5
+1
3,14
Т8 (1) = 152
Т8 (2) = 160
156
5,05
О
З
З
З
З
Р
З
5
1
1
5
1
1
5
1
5
1
1
1
Примаки: К. - код; З. - значення; Р. - результат; С.З. - середне значення
Пiсля оброблення результатiв факторного експерименту методом мате-матично! статистики було отримано адекватну за критерieм Фiшера математич-ну модель для визначення температури в будь-якш точцi закритого примiщення на початковш стади пожежi протягом 20 хв
Т, = То.
Ст ■ G0^75 Т8,0-18 • Z1^5 • S„0^13 ' R0•71 '
°С,
(1)
де: Топ - температура осередку пожежц G - пожежне навантаження в примь щенш, кг/м2; - час вшьного горiння. хв; Z - висота, на якш визначаеться температура, м; - площа пожеж^ м2; R - вiдстань, на якш визначають температуру, м; СТ - коефiцiент пропорцiйностi та знерозмiрювання складових
. ,0,45
елеменпв дробу; СТ = 0,014-
--273, °С,
Для визначення температури То.п в осередку пожеш використовуемо за-лежнiсть [3]
Т = 103бн.р.сер> Пт,
То.п =
СсерМ
де Qн.p.сеp - середне значення нижчо! робочо! теплоти згорання для примщен-ня, в якому вщбуваеться пожежа, МДж/(м2-хв);
1 15
Qн.p.сеp = ^ Qн.p.j ,
(3)
Щ/=1
Qнpj - найнижча робоча теплота згорання/-го горючого навантаження (табл. 3); ссе1, - середне значення масово! питомо! тепломюткосп для примщення, в якому вiдбуваеться пожежа, кДж/кгК (табл. 3); М - сумарна маса матерiалiв пожежного навантаження, яка е на площi пожежi;
(2)
1 15
сеp =—~Е с / , кДж/кг^К "' /=1
Щ
М = GSП, кг,
Ссеп = —>.с/, кдж/кгк (4)
(5)
де: с/ - питома теплоемшсть/-го горючого навантаження, виходячи iз можли-вого рiзного горючого навантаження ^з 15 можливих, табл. 4); тп, - трива-лiсть до повного горшня, за якого осередок пожежi досягае максимально! температури, хв (тп,г = 8...10 хв [1]).
Табл. 4. Найнижча робоча теплота згорання та питома тепломкттсть [1, 8
№ з/п Назва горючого навантаження Найнижча робоча теплота згорання <3н.р., МДж/м2-хв Масова питома тепло-мгстюсть с, кДж/кг-К Лнйна швид-юсть розпов-сюдження по-лум'я, м/хв
1 Деревина 13,8 1,7 2,40
2 Мебл1, побутов1 вироби, тканини 14,7 2,4 0,75
3 Обладнання (верстати), мастила, фарба 30,0 2,0 0,40
4 Мебл1, патр 14,0 2,7 2,52
5 Мебл1, лшолеум ПВХ 14,0 2,5 0,90
6 Книжки, журнали на стелажах 14,5 1,8 0,62
7 Сщна, дepeвинa, зaвica 13,8 2,4 2,20
8 Дepeво, тканини, фapбa 14,0 2,5 0,98
9 Пaливно-мacтильнi мaтepiaли 43,2 2,1 -
10 Рiзнi пpомиcловi товapи 16,7 1,8 0,43
11 Eлeктpотexнiчнi пpилaди та мaтepiaли 20,9 2,2 0,75
12 Лiкapcькi пpeпapaти, eтиловий от^т, глiцepин 26,6 2,4 -
13 Риc, гpeчкa, боpошно 17,0 1,8 0,30
14 Дepeвинa, кapтон, полicтиpол (тapa) 20,7 2,3 1,08
15 Автомобiль: гума, бeнзин, штучна шкipa, eмaль 31,7 2,1 0,41
На оcновi данж eкcпepимeнтaльниx доcлiджeнь та о^иматах' зaлeжноc-тi тeмпepaтypи побудуемо тeмпepaтypнi поля в pозpiзi пpимiщeння вздовж етш та в його пpоcтоpi. Mодeлювaння пожeжi з мeтою о'фимання iзотepм та iзотep-мiчниx повepxонь виконуемо за таким aлгоpитмом:
1) визначаемо кооpдинaти X0, Y0 ^rnpa оcepeдкy пожeжi на пiдлозi пpимiщeн-ня в дeкapтовiй cиcтeмi кооpдинaт (pиc. 5). Знaчeння кооpдинaт X0 i Y0 ^иймаемо за початок кооpдинaт R, ф, z цилiндpичноï cиcтeми кооpдинaт;
2) виxодячи з pозмipy шиpини ^имь щeння В, ветановлюемо гpaницi змь ни кооpдинaти R. Якщо В - Y0 < B/2, то 0,1 < R < Yo; якщо В - Yo > B/2, то 0,1 < R < (В - Y0); знaчeння кооpди-нати R ^иймаемо з кpоком 1 м.
У випадку pозповcюджeння пожeжi по вcьомy пpимiщeнню знaчeння R ^иймаемо з тим жe ^оком до знaчeння довжини пpимiщeння L — Х0;
3) вpaxовyючи ви^ту пpимiщeння Н, визначаемо кiлькicть пepepiзiв к вздовж оci z площиною, яка пapaлeльнa площит хОу з ^оком 0,5 м, тоб-то к = [H/0,5 + 1], а знaчeння Z ^иймаемо в мeжax 0,1 < Z < Н. На кож-нiй площит визначаемо тeмпepaтypy в цилiндpичнiй cиcтeмi кооpдинaт у мeжax змiни кооpдинaти R;
4) викоpиcтовyючи cиcтeмy MAPLE ПЕОМ та отpимaнy модeль (1), бу-дуемо за piзниx знaчeнь тв.г iзотepмiчнi повepxнi в цилiндpичнiй cиcтeмi кооpдинaт та iзотepми в пepepiзi, який пapaлeльний площинi zOy i пpоxо-дить чepeз ^rnp оcepeдкy пожeжi, або пapaлeльний площит zOx. О^и-мaнi iзотepми та iзотepмiчнi повepxнi xapaктepизyють динaмiкy тeмпepa-тyp в piзниx точкax пpимiщeння, в якому вiдбyвaетьcя пожeжa. Mодeль, отpимaнa внacлiдок повнофaктоpного eкcпepимeнтy, вiдpiз-
няетьcя вiд модeлi, пpeдcтaвлeноï в pоботi [3]. Iзотepмiчнi повepxнi мають дeщо iнший вигляд в yмовax peaльноï пожeжi. Kpiм того, показники cтeпeнiв зaлeж-нооп (1), отpимaнi на оcновi отpимaниx eкcпepимeнтaльниx дaниx, вiдpiзняютьcя вiд покaзникiв cтeпeнiв подiбноï зaлeжноcтi, пpeдcтaвлeноï в pоботi [3]. Для œpe-вipки peзyльтaтiв pозpaxyнкiв тeмпepaтyp, якi викоpиcтовyвaли для побудови iзо-тepм та iзотepмiчниx повepxонь, виконаемо поpiвняння отpимaниx peзyльтaтiв з peзyльтaтaми, що зapeеcтpовaнi за допомогою тepмопepeтвоpювaчiв (тepмопap).
Табл. 5. Результаты порiвняння температур, згiдно з термопарами
№ з/п Номер термопари Пожежа кутова, а=90°; О = 30 кг/м2 (меблi, патр); площа пожеж1 БП = 3 м2
Температура згiдно з термопарами, Тj, °С Температура, отримана за залежтстю (1) Т, °С Похибка 8, %
1 7 95 88 7,37
2 20 92 84 8,69
3 15 125 119 4,8
4 16 130 138 -6,15
5 21 139 131 5,76
6 24 180 188 -4,44
Середне значення похибки 8сер, % 6,2
г) т, хв д)
Рж. lO. Teмnepamypu, ят зapeecmpoвaнi mepмonapaмu в npuH^em nid час noжeжi G = 30 кг/м2 (мeблi, шnip); nлoщa noжeжi Sn = 3 м2; cxeмy poзмiщeння mepмonap зoбpaжeнo на puс. l
За резyльтaтaми реeстрaцiï темперaтyр з допомогою гермопар (рис. 1) га наведеними iзотермaми (рис. 7, рис. 9), як побyдовaнi на пiдстaвi розрaxyнкiв темперaтyри за залежнютю (1), визначимо вщносну поxибкy мiж резyльтaтaми експерименгy га результатами, огриманими на пiдстaвi викорисгання магема-гичноï моделi (1). Резульгаги заносимо до табл. S.
Середте значення поxибки не перевищye 10 %, отже модель e адекватна i може бути засгосована на практищ для розв'язання задач пожежноï безпеки.
Рж. ll. Зaлeжнicmь meмnepamypu вiд paдiyca, на я^му вuзнaчaюmь meмnepamypy, за час вiльнoгo гopiння тв.г.=5хв (noжeжнe нaвaнmaжeння G=30 кг/м , nлoщa noжeжi l м2): 1) Z=2,5 м; 2) Z=1,5 м; 3) Z=0,5 м
Розглянемо вплив окремиx чинниюв на температуру в об'eмi примщен-ня в процеш пожежi (вшьного горшня). Tемперaгyрa в будь-якш гочцi примь щення залежить вщ пожежного навангаження i ця залежнють e лiнiйною. Крiм цього, пожежне навангаження впливae неiсгогно на зм^ гемперагури. Нап-риклад, збiльшення пожежного навангаження з 30 кг/м до S0 кг/м дae змогу тдвищити температуру гiльки в 1,2 раза. Зi збiльшенням часу вiльного розвит-
ку пожeжi тeмпepaтypa також зpоcтae. Збiльшeння чacy вiльного гоpiння вщ 5 до 20 xв пiдвищye тeмпepaтypy лишe в 1,3 paзa.
На prnc 11 зобpaжeно вплив вiдcтaнi по paдiycy вiд оcepeдкy пожeжi на тeмпepaтypy в piзниx точкax пpимiщeння. На бiльшiй вiдcтaнi вiд оcepeдкy по-жeжi на конкpeтнiй витои тeмпepaтypa icтотно знижyeтьcя. Така зaлeжнicть е нeлiнiйною. Так на визои Z= 1,5 м y paзi збiльшeннi вiдcтaнi вiд пожeжi вщ R=1 м до R=6 м тeмпepaтypa змeншyeтьcя в 3,б paзa. Oтжe вiдcтaнь вiд оcepeд-ку пожeжi icтотно впливае на знaчeння тeмпepaтypи. Виcнoвки:
1. Розpоблeнa модeль на оcновi отpимaниx дaниx eкcпepимeнтy для визна-чeння тeмпepaтypи на вщсташ до 7,5 м та вишт до 2,5 м вщ оcepeдкy пожeжi зaлeжно вiд piзниx фaктоpiв, а caмe: чacy вшьного pозвиткy, по-жeжного нaвaнтaжeння та площi пожeжi.
2. Зaлeжнicть, отpимaнa внacлiдок пpовeдeного eкcпepимeнтy, показала, що тeмпepaтypa в пpимiщeннi пpямо пpопоpцiйнa площi пожeжi, чacy вшь-ного pозвиткy, пожeжномy нaвaнтaжeнню та вишта, на якiй визначають тeмпepaтypy, та обepнeно пpопоpцiйнa вiдcтaнi вiд оcepeдкy пожeжi.
3. Рeзyльтaти поpiвняння данж, отpимaниx пiд чac пpовeдeння e^^pM-мeнтy, з даними, отpимaними на пiдcтaвi викоpиcтaння мaтeмaтичноï мо-дeлi (1), показали, що модeль е aдeквaтнa, тому що поxибкa е в допустима мeжax, i ïï можна викоpиcтовyвaти на ^акти^ для pозв'язaння дe-якиx задач пожeжноï бeзпeки, нaпpиклaд для зaбeзпeчeння вогнecтiйкоc-тi бyдiвeльниx конcтpyкцiй.
4. Bcтaновлeно, що зi збiльшeнням пожeжного нaвaнтaжeння тeмпepaтypa нe значно зpоcтae, так caмо i у paзi збiльшeння чacy вiльного pозвиткy пожeжi, а внacлiдок збiльшeння вiдcтaнi вщ оcepeдкy пожeжi тeмпepaтy-pa ютотно знижyeтьcя. Нaпpиклaд за збiльшeння вщсташ вiд пожeжi вiд R=1 м до R=6 м на вишт Z=1,5 м тeмпepaтypa змeншyeтьcя в 3,б paзa. Oтжe, нaйбiльший вплив на знaчeння тeмпepaтypи мае вщстань вiд оге-peдкy пожeжi, на якш визначають тeмпepaтypy.
5. Удоcконaлeнa мaтeмaтичнa модeль пожeжi в забитому пpимiщeннi на о^ новi обpоблeння peзyльтaтiв eкcпepимeнтy дае змогу отpимyвaти iнфоpмa-щю, яка зaбeзпeчye значш пiдвищeння eфeктивноcтi pозpоблeння ноpмa-тивноï бази для вибоpy eлeмeнтiв конcтpyкцiï бyдiвeль та фyнкцiонyвaння пожeжно-pятyвaльниx п^оздЫв мicтa в пpоцeci лiквiдaцiï пожeжi.
6. Для визнaчeння вогнecтiйкоcтi бyдiвeльниx конcтpyкцiй нeобxiдно вpa-xyвaти тeмпepaтypний peжим peaльноï пожeжi в пpимiщeннi.
7. Нeобxiдно пpодовжyвaти pоботy в цьому нaпpямкy для визнaчeння о^ новниx покaзникiв тeпломacообмiнy в ^одем виникнeння пожeжi в зак-pитомy пpимiщeннi у paзi подальшого pозвиткy пожeжi, оcкiльки отpи-ману зaлeжнicть можна викоpиcтовyвaти для визнaчeння тeмпepaтypи тiльки на почaтковiй cтaдiï пожeжi.
Лiтepaтypa
1. Пузач C.B. MeTC^bi pacчeтa тeпломaccообмeнa npM пожape в помeщeнии и mx ^Miwe-neme npM pemernM пpaктмчecкиx задач / C.B. Пузач // Пожapовзpывобeзопacноcтм. - M. : Aкaдeмия ГПC M4C Ротомм, 2005. - 336 c.
2. Рыжов A.M. Дмффepeнцмaльный (полeвой, CFD) мeтод модeлмpовaнмя nожapов // Mодeлиpовaниe nожapов m взpывов / под общ. peд. Н.Н. Бpyшлинcкого m А.Я. Коpольчeнко. -M. : А^о^ация "Пожнаука", 2000. - C. 25-SS.
316
36ipH^ нayкoвo-тexнiчниx npaqb
3. Гулща Е.М. Метод статистичного моделювання пожежi в примiщеннi / Е.М. Гулща, О.В. Меньшикова // Проблемы пожарной безопасности. - Харьков : Изд-во НУГЗУ, 2010. -Вып. 28. - С 65-73.
4. Кошмаров Ю.А. Моделирование пожара в помещениях зданий различного назначения / Ю.А. Кошмаров, И.С. Молчадский // Пожаровзрывобезопасность. - М. : Академия ГПС МЧС России, 1992. - № 1. - С. 22-28.
5. Астахова И.Ф. Развитие полевого моделирования пожара в помещении и теории огнестойкости в России / И.Ф. Астахова, И.С. Молчадский // Моделирование пожаров и взрывов / под Общ. ред. Н.Н. Брушлинского и А.Я. Корольченка. - М. : Ассоциация "Пожнаука", 2000. - С. 89-106.
6. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении / Ю.А. Кошмаров. - М. : Академия ГПС МВД России, 2000. - 118 с.
7. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. - М. : Изд-во стандартов, 1991. - 31 с.
8. Иванников В.П. Справочник руководителя тушения пожара / В.П. Иванников, П.П. Клшюс. - М. : Стройиздат, 1987. - 288 с.
9. Термогазодинамика пожаров в помещениях / В.М. Астапенко, Ю.А. Кошмаров, И.С. Молчадский, А.Н. Шевляков / под ред. Ю.А. Кошмарова. - М. : Стройиздат, 1988. - 448 с.
Гулида Э.Н., Меньшикова О.В., Ренкас А А. Моделирование пожара в закрытом помещение
Рассмотрены и проанализированы существующие методы моделирования пожара в закрытых помещениях и предложена на основе результатов экспериментальных исследований с использованием дробовофакторного эксперимента математическая модель и метод моделирования пожара в помещении. Проверка на адекватность статистической модели по критерию Фишера показала, что модель адекватна. Кроме этого, моделирование пожара в закрытом помещении с использованием статистической модели проверялось на адекватность теоретическим путем с использованием дифференциального уравнения пожара в закрытом помещении. Максимальная относительная погрешность статистической модели относительно теоретической не превышает 18 %. Метод статистического моделирования позволяет определить температуру в разных точках объема помещения в цилиндрической системе координат. При этом возможны построение и анализ изотерм в плоскостях, которые проходят через центр очага пожара. Кроме этого, метод статистического моделирования позволяет строить с помощью системы прикладных программ MAPLE изотермические поверхности в объеме помещения. Это позволяет определить требование и устанавливать нормы для основных элементов конструкции зданий с точки зрения пожарной безопасности.
Ключевые слова: пожар, площадь пожара, температура, изотерма, изотермические поверхности.
GulidaE.M., Men'shykova O.V., RencasAA. Simulation of a fire in an enclosed space
Reviewed and analyzed existing methods of simulation of fire in an enclosed environmentions, and suggested on the basis of results of experimental studies using fraction-function experiment, a mathematical model and simulation method of fire in the room. Checking the adequacy of the statistical model for the Fisher criterion showed that the model is adequate. In addition, simulation of fire in an enclosed space using a statistical model was checked for adequacy by using a theoretical differential equation of a fire in an enclosed area. The maximum relative error with respect to the theoretical statistical model does not exceed 18 %. The method of statistical modelling to determine the temperature at different points in the volume of space in the cylindrical coordinate system. It is possible the construction and analysis of the isotherms in the planes that pass through the center of the fire. In addition, the method of statistical modeling allows you to build with the help of MAPLE applications isothermal surface in the volume of the room. This allows us to determine that the requirement to set standards for the major structural elements of buildings in terms of fire safety.
Keywords: fire, fire area, the temperature of the isotherm, the isothermal surface.
