CC BY
47
возможно, перевести в разряд задачи принятия решения «в условиях определённости».
Список использованной литературы
1. Голендер В.А. Информационно уточняемая модель принятия решений при проведении аварийно-спасательных работ / В.А Голендер., А.И. Касьян, В.В. Сыровой // Научный вестник строительства. Вып. 45. - Харьков: ХГТУСА, 2005. - С. 191-197.
2. Сенчихин Ю.Н. Внедрение аварийно-спасательного комплекса на базе автомобиля ГАЗ-2705 и тактико-технического обеспечения к нему / Ю.Н. Сенчихин, С.В. Росоха, А.И. Касьян // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций: материалы Всероссийской науч.-практ. конф. - Воронеж: ВИ ГПС МЧС России, 2012. - С. 215-216.
НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПОЖАРА
И.В. Ситников, ассистент Е.А. Сушко, заведующий кафедрой, к.т.н., доцент А.А. Однолько, профессор, к.т.н., доцент Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, г. Воронеж
Для решения широкого круга вопросов пожарной безопасности применяется математическое моделирование пожаров на основе, в частности, дифференциальных (полевых) моделей, исследованию проблем которых посвящены работы зарубежных и отечественных исследователей [1-4].
Данные математические модели пожара основаны на методе разбиения всего объема помещения на множество малых контрольных объемов, для каждого из которых решается система дифференциальных уравнений в частных производных, включающих в себя закон теплопроводности Фурье, реологический закон Стокса, закон диффузии, законы радиационного и конвективного теплообмена и т.д. [5, 6]. Для решения системы основных уравнений дифференциальных математических моделей пожара также применяются следующие дополнительные уравнения: состояния смеси идеальных газов и её теплофизических параметров; кинетической энергии турбулентности и скорости её диссипации; массовой скорости горения и т.д. Основная система уравнений дополнена условиями однозначности. Результатами моделирования являются пространственные поля концентраций компонентов газовой среды, скоростей потоков и температур в любой момент времени развития пожара. Указанные уравнения позволяют с достаточной
точностью описать локальные мгновенные балансы при ламинарных потоках. Однако, для пожара, особенно в начальной стадии, характерны турбулентные потоки, которые в настоящее время недостаточно изучены. Для решения этой проблемы были использованы известные математические модели турбулентности: к -е, к -а и алгебраической [1, 2]. Однако и эти модели далеки от универсальности, поскольку для каждой из перечисленных имеется определенный набор коэффициентов, соответствующих определенным условиям задачи моделирования. Применение этих моделей в отличных от исходных условий, без корректировки значений коэффициентов, приводит к значительным погрешностям в результатах расчета.
Принципиальной проблемой дифференциальных моделей является необходимость детального моделирования большого количества физических процессов, что требует разработки сложных численных алгоритмов, позволяющих адаптировать модель к конкретным заданным условиям задачи и решить её. Существенные вычислительные затраты, возникающие при реализации полевых математических моделей пожара даже на самых современных компьютерах, вынуждают пользователя ограничивать размер рассматриваемой системы помещений и лишает его возможности выполнения многовариантных расчетов в рамках управления величиной пожарного риска. Кроме этого, проблемными остаются вопросы моделирования, в частности неустановившегося процесса горения жидкости в начальной стадии развития пожара; изменения теплофизических свойств газовой среды при турбулентных пульсациях; процессов диссоциации и ионизации газовой среды при высоких температурах [3, 4].
Таким образом, несмотря на значительное количество теоретических и экспериментальных работ, указанные модели нуждаются в совершенствовании [1, 7].
На кафедре пожарной и промышленной безопасности Воронежского ГАСУ на базе разработанной авторской экспериментальной установки проводятся исследования влияния объемно-планировочных и технических решений на динамику удельной массовой скорости выгорания жидкости, парциальных плотностей компонентов газовой среды (кислород, монооксид и диоксид углерода) и температуры газовой среды при пожаре, которые были использованы для совершенствования интегральной математической модели пожара для производственного помещения с обращением горючих жидкостей [7-11]. В настоящее время проводится работа по внедрению полученных зависимостей в дифференциальные модели пожара.
Таким образом, в работе проанализированы основные проблемы дифференциальных (полевых) математических моделей пожара, обсуждаются направления проводимых исследований по их совершенствованию.
Список использованной литературы
1. Кошмаров, Ю. А. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле / Ю. А. Кошмаров, М. П. Башкирцев. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987. - 443 с.
2. Ситников, И. В. Интегральная модель динамики пожара при неустановившемся режиме горения толуола / И. В. Ситников, П. А. Головинский, А. А. Однолько // Пожаровзрывобезопасность. - 2014. - № 2 (23). - С. 34 - 42.
3. Однолько, А. А. Определение величины пожарного риска в производственном помещении с выделением горючих жидкостей и газов / А. А. Однолько, И. В. Ситников // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - 2011. - №3. - С. 125-133.
4. Однолько, А. А. Теория горения и взрыва. Возникновение и распространение горения. Оценка пожаровзрывоопасности: Курс лекций / А. А. Однолько, С. А. Колодяжный, Н. А. Старцева. Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. - 2-е изд., перераб. и доп. - Воронеж, 2011. - 137 с.
5. Жидко, Е.А. Проблемы организации управления экологической безопасностью на промышленном предприятии. / Безопасность труда в промышленности. - 2010. - № 8. - С. 38-42.
6. Сазонова, С. А. Результаты вычислительного эксперимента по апробации математической модели анализа потокораспределения для систем теплоснабжения / Вестник Воронежского института высоких технологий. -2010. - № 6. - С. 99-104.
7. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещении: Методические рекомендации. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России. - 21 с.
8. Сазонова С.А. Итоги разработок математических моделей анализа потокораспределения для систем теплоснабжения / Вестник ВГТУ. - 2011. - Т. 7. - № 5. - С. 68-71.
9. Колодяжный С.А. Решение задачи статического оценивания систем газоснабжения / С.А. Колодяжный, Е.А. Сушко, С.А. Сазонова, А.А. Седаев // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. 2013. - № 4 (32). - С. 25-33.
10. Сазонова С.А., Колодяжный С.А., Сушко Е.А. Надежность технических систем и техногенный риск / Воронеж, 2013.
11. Жидко Е.А., Кирьянов В.К. Эмпирические методы измерения погрешностей при взаимосвязанном развитии внешней и внутренней среды хозяйствующих субъектов / Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2013. - № 4 (13). - С. 53-60.
