Научная статья на тему 'Пространственная постановка задачи о зажигании хвойного дерева наземным грозовым разрядом'

Пространственная постановка задачи о зажигании хвойного дерева наземным грозовым разрядом Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
129
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗАЖИГАНИЕ / ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ПОСТАНОВКА / НАЗЕМНЫЙ ГРОЗОВОЙ РАЗРЯД / ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ / IGNITION / SPATIAL SETTING-UP / GROUND LIGHTNING DIS- CHARGE / CHEMICAL REACTION

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Барановский Н. В., Кузнецов Г. В.

Spatial setting-up of coniferous tree ignition by electric current of ground lightning discharge realization results are submitted. The problem is solved in three-dimensional statement in cylindrical system of coordinates. Axisymmetric problem statement is considered. Localization of reactive wood, structural heterogeneity of a bark, volt-ampere characteristic of ground lightning discharge, chemical reaction in gas phase is taken into account. Coniferous tree ignition conditions in typical range of influence discharge parameters change are revealed. Comparison of computing loading for three-dimensional and sets of two-dimensional algorithms is lead.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Барановский Н. В., Кузнецов Г. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The Spatial Definition of a Problem About Coniferous Tree Ignition by Surface Storm Discharge

Spatial setting-up of coniferous tree ignition by electric current of ground lightning discharge realization results are submitted. The problem is solved in three-dimensional statement in cylindrical system of coordinates. Axisymmetric problem statement is considered. Localization of reactive wood, structural heterogeneity of a bark, volt-ampere characteristic of ground lightning discharge, chemical reaction in gas phase is taken into account. Coniferous tree ignition conditions in typical range of influence discharge parameters change are revealed. Comparison of computing loading for three-dimensional and sets of two-dimensional algorithms is lead.

Текст научной работы на тему «Пространственная постановка задачи о зажигании хвойного дерева наземным грозовым разрядом»

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЖАРОВ

Г. В. Кузнецов

д-р физ.-мат. наук, декан ТЭФ, профессор Национального исследовательского Томского политехнического университета, г. Томск, Россия

Н. В.Барановский

канд. физ.-мат. наук, докторант Национального исследовательского Томского политехнического университета, ст. научный сотрудник НИИ прикладной математики и механики ТГУ, г. Томск, Россия

УДК 533.6

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ О ЗАЖИГАНИИ ХВОЙНОГО ДЕРЕВА НАЗЕМНЫМ ГРОЗОВЫМ РАЗРЯДОМ

Представлены результаты решения задачи о зажигании хвойного дерева электрическим током наземного грозового разряда в трехмерной постановке в цилиндрической системе координат. Рассматривается осесимметрич-ная постановка задачи. Учитывается локализация реактивной древесины, структурная неоднородность коры, вольт-амперные характеристики наземного грозового разряда, протекание химических реакций в газовой фазе. Выявлены условия зажигания хвойного дерева в типичном диапазоне изменения параметров воздействия разряда. Проведено сравнение вычислительной нагрузки для трехмерной и совокупности двумерных алгоритмов. Ключевые слова: зажигание; пространственная постановка; наземный грозовой разряд; химическая реакция.

Введение

Дальнейшее развитие зарубежных и отечественных методов прогноза лесной пожарной опасности в бореальной зоне возможно посредством совершенствования физико-математических моделей зажигания хвойных деревьев в грозоопас-ной обстановке [1-4]. Такие модели реализованы в одномерных [1, 2] и двумерных [3, 4] постановках. При этом принимаются определенные значения параметров наземного грозового разряда (полярность, пиковый ток удара и напряжение, а также продолжительность действия), при которых возможно воспламенение древесины ствола [5].

Из экспериментальных исследований [6] известно, что зажигание древесины источником энергии возможно при достижении определенного уровня тепловых потоков и температуры ее поверхности. Важным фактором пожароопасности деревьев, который следует учитывать, является их сложное пространственное строение, в частности степень раз-ветвленности и структурная неоднородность коры. В реальных условиях зажигания древесина разогревается и пиролизуется с выделением газообразных продуктов, которые и воспламеняются при определенных условиях. Необходимо определить время задержки зажигания хвойного дерева при прохождении по его стволу электрического тока наземного грозового разряда и выявить пространственные эффекты рассматриваемого процесса. В связи

© Кузнецов Г. В., Барановский Н. В., 2010

с этим целесообразным представляется моделирование процесса зажигания древесины ствола хвойного дерева под действием грозового разряда в трехмерной постановке.

Цель исследования — математическое моделирование зажигания хвойного дерева электрическим током наземного грозового разряда в пространственной постановке с учетом основных факторов и определение условий его зажигания.

Физическая постановка задачи

В соответствии с [7, 8] электрический ток наземного грозового разряда проходит в подкорковой зоне ствола хвойного дерева, не проникая внутрь. Приняты основные допущения и предположения: 1) реактивная древесина образуется в нижней части ветвей [7]; 2) используется приближение "идеальной" трещины в коре [4]; 3) при расчетах рассматривается только часть ветви, исходящая из ствола. Остальная часть не рассматривается, так как ранее установлено, что за время воздействия электрического тока эта часть ветви не успевает разогреться [3]; 4) основной продукт пиролиза — моноксид углерода [9]; 5) ведущей химической реакцией является окисление моноксида углерода до диоксида углерода [10]; 6) дерево рассматривается как проводник типа резистор, для которого справедливы законы Ома и Джоуля - Ленца [8].

Для описания моделируемого процесса принята следующая физическая модель. Рассматривается отдельно стоящее дерево хвойной породы. В фиксированный момент времени в ствол дерева ударяет грозовой разряд определенной полярности и продолжительности действия. Считается, что вольт-амперные характеристики разряда одинаковы для различных сечений ствола дерева. В результате протекания электрического тока в подкорковой зоне

древесина разогревается за счет выделения джоуле-ва тепла. В процессе дальнейшего нагрева происходит термическое разложение древесины с образованием газообразных продуктов пиролиза, которые мгновенно поступают в область газовой фазы и смешиваются с окислителем. При определенных температуре и концентрациях реагентов происходит химическая реакция окисления моноксида углерода. Считается, что зажигание реализуется, если: 1) тепловой поток из зоны химической реакции превосходит тепловой поток из подкорковой зоны дерева; 2) достигаются критические значения температуры газовой смеси. Влиянием влажности древесины на процесс зажигания пренебрегается. Область решения задачи представлена на рис. 1, а, а границы областей — на рис. 1, б.

Математическая постановка задачи

Процесс зажигания хвойного дерева наземным грозовым разрядом описывается системой трехмерных нестационарных нелинейных уравнений теплопроводности и диффузии (1) — (26). Для численной реализации использован локально-одномерный конечно-разностный метод [11]. Разностные аналоги одномерных уравнений теплопроводности решены методом прогонки в сочетании с методом простой итерации [11].

571 А1 5 ( 5Г, ^ А1 52Г1

Р1 1 5£ г 5г 1 5г

2 а 2

г 5ф

5 27 ( Е + А1 —г - йркр Р1Ф13 ехР I " -^т

5г V К71

г 0 < г < Их, 0 < г < К 2, 0 <ф<л;

Н1 < г < Н3, 0 < г < К 2, 0 < ф < ф1;

Н1 < г < Нз, 0 < г < Кгеас, Ф1 < ф < ф2;

Н1 < г < Н3, 0 < г < К2, ф2 < ф < л;

Н3 < г < , 0 < г < К 2, 0 < ф < л;

(1)

Р 2 с2

57, А2 5 ( 57-

51

А2 5

2 а 2

г 5ф

А 5 272

■ А 2 -—

г 5г V 5г

+ Ж - дркр р 2ф13 ехр| -

2 ----- * V К72 )

г0 < г < Н1, К2 < г < К1, 0 < ф < л;

Н1 < г < Н3, К 2 < г < К1, 0 < ф < ф1;

Н1 < г < Н3, К2 < г < К1, ф2 < ф < л;

Н3 < г < , К2 < г < К1; 0 < ф < л;

(2)

57 А,

Р3 3 5£ г 5г 1 5г

573 ^ А3 5273

22 г 5ф

5273 п , ( Е

- бркр Р 3 ф13 ехР I - щ

3

(3)

Рис. 1. Область решения задачи (а) и границы областей (б)

г0 < г < Н1, К1 < г < К,

0 < ф < ф2;

г о < г < Н1, < г < Л,, ф з < ф < л;

Н1 < г < Н3, Я1 < г < Л,, 0 < ф < ф1;

Н1 < г < Н3, Я1 < г < Я,, ф3 < ф < л;

Н3 < г < г,, Я1 < г < Я,, 0 <ф<ф 2;

Н3 < г < г(, Я1 < г < Я,, ф3 < ф < л;

Р 4 с4

+ X,

дТ4 Х4 д ( дТ4

д,

г дгI дг

г2 дф 2

д2Тд п , ( А

- бркрР4ф13 ехР|

дг2

ЯТЛ

(4)

Н2 < г < Н3, Ягеас < г < Я 2, ф1 <ф<ф 2;

Р 5 с5

дТ5 X5 д ( дТ5 ^ Х5 д2Т

д,

г дгI дг

д 2Т5

2 2 5

г2 дф

дг2

+ Ж - р 5ф13 ехр [ - —1

ЯТ5

(5)

Н2 < г < Н3, Я 2 < г < Я1, ф1 < ф < ф 2;

Р 6 сб

дТб Хб д ( дТб

д,

г дгI дг

Хб дА

2 д 2

г дф

д 2Тб

дг 2

-0.ркрР6ф13 ехР[--Ет

ЯТ

(6)

Н2 < г < Н3, Я1 < г < Я,, ф1 <ф<ф 2;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

дТ7 Х7 д ( дТ7 ^ X7 д2Т7 д2Т7 _ 1 1 х7-—

Р 7 С7 — = —--1 г

д, г дг I дг

22 г дф

дг2

-бркрР7ф13 ехР[ -

ЯТ

Н1 < г < Н2, Ягеас < г < Я2, ф1 < ф < ф2;

(7)

Р 8 с8

дТ8 Х8 д ( дТ<

д,

г дг I дг

Х8 д_Т^ + х8

г2 дф2 8

д 2Т8

дг 2

+ Ж - бр^р Р 8ф13 ехр [ - А

ЯТ8

(8)

Н1 < г < Н2, Я 2 < г < Я1, ф1 < ф < ф 2;

Р 9 с9

дТ9 Х9 д ( дТс

д,

г дгI дг

X 9 д 2Т9 д 2Т9 --+ Х9 ^

22 г дф

-бркрР9ф13 ехР [--Ет

ЯТ

Н1 < г < Н2, Я1 < г < Я,, ф1 <ф<ф 2;

Р с ^ гдТя | ^ д% * * д, г дг

(9)

дг I г2 дф2

+ Х

* дг2

+ б5(1 -V 5)Я5,

(10)

дС10 _ В дС

д,

г дг + В

10

дг

В д2С

10

22 г дф

д2Сю - Я М4

дг

2

(11)

5

Н0 < г < Н,, Я1 < г < Я,, ф 2 <ф<ф 3; Н0 < г < Н,, Я, < г < Яе, 0 < ф < л;

дСи д,

В д ( дС

г дг [ дг

В д2С

11

22 г дф

+ В-

д2С

- Я 5

дг2

(12)

Н0 < г < Н,, Я1 < г < Я,, ф 2 <ф<ф 3; Н0 < г < Н,, Я, < г < Яе, 0 < ф < л; 12

X С _ 1;

г _ 10 14

Хфг _ 1;

г _ 13

Р1 ■дф^ _ -крР1 ф13 ехР

Р2 Р3 Р4 Р5 Р6 Р7 Р8 Р9

д,

дф13

д,

дф

_ -крР 2 ф13 ехР

д,

дф

13 _ -крР 3 ф13 ехР

д,

дф13 д,

дф13 д,

дф13 д,

дф

13 _ -крР 4 ф13 ехР

_ -крР 5 ф13 ехР _ -крР 6 ф13 ехР _ -крР 7 ф13 ехР

13 _-крР 8 ф13 ехР

д,

дф13 ,

= -крР 9 ф13 ехР

ЯТ1

А

ЯТ2

А

ЯТ3

А

ЯТ4

А

ЯТ5

А

ЯТ6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

А

ЯТ7

А

ЯТ8

А

ЯТа

Я5 _ к5М11Т~2'25 X

(

х ехР

|Хц, Хц, Хю > 0,05

ЯТ& ) IХ10Хц , Хю < 0,05 С

12 С

X —М1

Л /Г 1

к _ 10 Мк

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20) (21) (22)

(23)

(24)

(25)

Н0 < г < Н,, Я1 < г < Я,, ф 2 <ф<ф 3; Н0 < г < Н{, Я, < г < Яе, 0 < ф < л;

Р _

РЯТ 1 _ С

10

С

С

12

М М М10 М11 М12

(26)

6

Х_

Начальные условия для системы уравнений (1)-(26):

Т,|, = 0 = То, С,|, = 0 = Ст, Ф¡|, = 0 =Ф¡о- (27) Граничные условия для системы уравнений (1) — (26):

а) вне области ветви:

Г9:

А дТ9 А ^

А 9 - = А ,

г = 0:

г = Я2:

г = Яь

г = Я,: г = Яе: Ф = 0:

Ф = л:

г = гъ: г = г,:

А, дТ- = 0;

дг

А дТ1 А дТ2 ;

А1 - = А 2 -;

1 дг 2 дг

А дТ2 А дТз ;

А2 - = А3 -;

2 дг з дг

(28) (29)

дТз = А

дг , дг Т = Т ■

I1 = 0;

дФ

I1 = 0;

дФ

А дТ, = 0; А дТ, = 0;

б) на внутренней стороне ветви:

Г>:

А дТ4 А дТ1

А 4 - = А1 -

4 дг 1 дг

Г1:

А дТ7 А дТ1

А7 -1- = А1

дг 1 дг ' в) на границе правой грани ветви и трещины:

Г2: Гз: Г4: Г5:

Гб:

Г7:

дТ4

дТ1

А4 — = А1 ^Г" ■

дФ

дФ

А =А

5 дф 2 дф

Аб Т. = £ТФ.

дф , дф

А дТг = А дТ\_ 7 дф 1 дф

о дТ8 . дТ2

^8 - = ^2 -

дф дф

А дТо А дТ,

Ао —— = А,

дф , дф г) на внешнем срезе ветви:

Г8: А

д± = а,

дг 1

дг

(40)

(41)

(42)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(43)

(44)

(45)

дг , дг д) на нижней грани ветви:

дТ = А дТ7 _

Г10: Гп: Г12:

А1-= А 7 ,

дг дг

А дТ2 А дТ8 ■

Ал - = Ао -,

28

дг дг

А дТз А дТо ;

(46)

(47)

(48)

(49)

е) на левой грани ветви:

(30) Г13: А1 дТ1 дф = А7 д| Т -е 3^ (50)

(31) Г14: А2 дф = А8 -е 8 (51)

(32) (33) Г15: А3 дТ3 дф = А9 -е 9 (52)

(34) Г16: А1 дТ1 дф = А4 д Т -е 4 (53)

(35) Г17: А2 дТ2 дф = А5 дТ±. дф (54)

(36) Г18: А3 дТ3 дф = А6 -е 6 (55)

ж) на верхней грани ветви:

(37) Г19: А 3 дТ3 = А6 дТ6 ; дг ' (56)

(38) Г20: А 2 дТ2 дг = А5 дТ5 ; дг ' (57)

Г21: А1 дТ1 "дг" = А 4 дТ4 дг ' (58)

(39) з) на границе трещины, исключая правую грань ветви:

Г22':

Г23:

А дТ3 = А ;

3 дф , дф '

рй ^ = 0; дф

рй дС1 = 0; дф

А дТ, А дТ3;

А, - = А3 - ;

, дф дф

рй = 0; дф

рй дС1 = 0; дф

Г24:

А дТ2 А дТ,

А- = А

дг

дг

(59)

(60) (61) (62)

(63)

(64)

(65)

Г25:

Г26:

Г27:

РВ^ - 0;

дг

РВ ^ _

дг Т _ Т ■

£ е;

РВ- 0

дг

РВ _с1 -

дг дТ,

Х« 1Г " 0;

РВ С" - 0;

РВ С- - 0;

дТ,

X, -Гт _0;

дС

РВ "дг -РВ_СИт _ 0.

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

Здесь Т, р, с, Xi — температура, плотность, теплоемкость и теплопроводность внутренней части ствола (г = 1), подкорковой зоны (г = 2), коры (г = 3), верхней части ветви (г = 4,5,6), нижней части ветви (г = 7, 8, 9); С1, М1 — концентрация и молярная масса кислорода (г = 10), моноксида углерода (г = 11) и инертных компонент (г = 12); J — сила тока; и — напряжение; фг — объемные доли органического вещества (г = 13) и газовой фазы (г = 14); Р—давление в газовой фазе; хг — вспомогательные множители; М — молярная масса; бр — тепловой эффект пиролиза; кр — предэкспоненциальный множитель реакции пиролиза; А1 — энергия активации реакции пиролиза; б5 — тепловой эффект реакции окисления моноксида углерода; к5 — предэк-споненциальный множитель реакции окисления моноксида углерода; Е5 — энергия активации реакции окисления моноксида углерода; v5 — доля теплоты, поглощенная слоем древесины; 75 — поток массы; В — коэффициент диффузии; Я — универсальная газовая постоянная; г, ф, г — цилиндрические координаты; , — время; Яе — граница расчетной области; Я, — внешний радиус ствола; Я1 -граница раздела коры и подкорковой зоны; Я2 — граница раздела сердцевины ствола и подкорковой зоны; Ягеас — левая грань ветви, исходящей из ствола дерева; Н1Н2—толщина зоны реактивной древесины (нижней части ветви); Н2Н3 — толщина верхней части ветви; Г — обозначения границ областей. Индексы "е" и "0" соответствуют параметрам

внешней среды и параметрам в начальный момент времени. Индексы "Ь" и "?" соответствуют параметрам на нижней и верхней границах расчетной области по вертикали ствола. Индексы в обозначениях границ структурной неоднородности (ветви и трещины) предназначены для их нумерации.

Численное моделирование проведено с использованием следующих исходных данных:

• для древесины сосны (внутренняя часть):

Р = 500 кг/м3; с = 1670 Дж/(кг-К);

X = 0,12 Вт/(м-К);

• для подкоркового слоя: р = 500 кг/м3;

с = 2600 Дж/(кг-К); X = 0,35 Вт/(м-К);

• для коры: Р = 500 кг/м3; с = 1670 Дж/(кг-К);

X = 0,12 Вт/(м-К);

• для реактивной древесины: р = 650 кг/м3;

с = 1670 Дж/(кг-К); X = 0,12 Вт/(м-К).

Геометрические характеристики области решения: Яе = 0,3 м; Я, = 0,25 м; Я1 = 0,245 м; Я2 = 0,235 м; Ягеас = 0,225 м; Н1Н2 = 0,05 м; Н2Н3 = 0,05 м.

Параметры внешней среды: Те =300 К.

Результаты моделирования и их обсуждение

Численное моделирование в трехмерной постановке показывает, что увеличение размерности задачи не позволяет выявить новые закономерности. Основные результаты совпадают с расчетами, полученными по совокупности двумерных задач (а — с учетом локализации реактивной древесины [3]; б — с учетом химических реакций в газовой фазе [4]) и одномерной постановки [2], учитывающей влияние М-компонентов наземного грозового разряда [12]. Таким образом, трехмерная постановка является обобщением задачи о зажигании хвойного дерева. На рис. 2 представлено радиальное распределение температуры в различных сечениях, на рис. 3 — распределение компонент газовой фазы в момент зажигания в различных сечениях.

Основные результаты соответствуют данным, полученным по упрощенным постановкам:

1. В зоне реактивной древесины формируется поле пониженной температуры. Кроме того, продукты пиролиза поступают из этой зоны в меньшем количестве. Таким образом, наличие реактивной древесины должно снижать вероятность возникновения лесного пожара.

2. Разогрев древесины происходит в узкой подкорковой зоне, чем объясняется меньшее повреждение сосен по сравнению с лиственными деревьями, которые иногда разрывает изнутри.

3. Воспламенение хвойного дерева происходит в газовой фазе в области трещины. Именно здесь создаются условия для зажигания: температура достигает некоторых значений, при которых компо-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

т, к 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300

Таблица 1. Время задержки зажигания дерева в зависимости от напряжения разряда при силе тока I = 23,5 кА

0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 г, м

Рис. 2. Радиальное распределение температуры в момент зажигания: 1 — сечение вне трещины в коре; 2 — сечение, проходящее через трещину в коре

0,245

0,250

0,255

г, м

Рис. 3. Зависимости концентраций компонент газовой фазы в момент зажигания: 1 — сечение в трещине; 2 — сечение вне трещины

ненты, достигая определенных концентраций, вступают в реакцию.

4. Наличие коркового барьера в трещине толщиной даже 1,5 мм снижает температуру в газовой фазе и может предотвратить воспламенение.

5. Сколько-нибудь заметное разложение древесины и переход горючих компонент в газовую фазу происходят при воздействии рассматриваемого наземного грозового разряда в течение более 0,3 с. Следовательно, кратковременный разряд с указанными вольт-амперными характеристиками не приводит к зажиганию древесины ствола дерева, по крайней мере, по двум причинам: во-первых, из-за недостаточной концентрации горючих компонент в газовой смеси и, во-вторых, из-за недостаточного прогрева самой смеси газов.

6. Различия в толщине трещины в реальных условиях не оказывают существенного влияния на время задержки зажигания хвойного дерева.

Напряжение U, кВ Время задержки зажигания t*, с

1-85 Зажигания не происходит

90 0,516

95 0,486

100 0,463

105 0,441

110 0,423

Таблица 2. Время задержки зажигания ствола дерева в зависимости от силы тока при напряжении U = 100 кВ

Сила тока J, кА Время задержки зажигания t*, с

1-20 Зажигания не происходит

23,5 0,463

30,0 0,366

35,0 0,317

7. Значения времени задержки зажигания в задаче в трехмерной постановке незначительно больше, чем при реализации двумерной постановки в приближении "идеальной" трещины. Это объясняется близостью трещины к ветви (именно такой вариант рассматривался в расчетах). Значения времени задержки зажигания в зависимости от вольт-амперных характеристик грозового разряда представлены в табл. 1 и 2.

8. Наличие М-компонентов наземного грозового разряда практически не оказывает влияния на процесс разогрева древесины и зажигания хвойного дерева.

Для практических целей следует провести исследование затрат времени на численный расчет на вычислительной технике. Сравнению подвергались два варианта программных реализаций: а) полная трехмерная постановка; б) совокупность двумерных и одномерной постановок. Сравнение показало, что расчет задачи в двумерной постановке выполняется быстрее. Результаты получены посредством совокупного анализа 10 вариантов расчета. Варьировались сеточные параметры по пространству и вольт-амперные характеристики грозового разряда. Шаг по времени составлял 1 мс. Такое разрешение по временной координате оправдано техническими характеристиками систем регистрации наземных грозовых разрядов [13]. Поскольку на практике в качестве вычислительной может использоваться различная техника, результаты приведены в относительном виде. За единицу взято время выполнения трехмерного алгоритма. Отно-

сительное время расчета задачи в двумерной постановке, учитывающей локализацию реактивной древесины, равняется 0,04. Машинное время для численной реализации двумерной постановки в приближении "идеальной" трещины составило 0,035 относительного времени. Расчеты проводились на персональном компьютере с процессором РеПшт-4 с технологией многопоточности и оперативной памятью 1 Гб. Расчеты по трехмерной постановке проводились с пониженным пространственным разрешением (иначе было недостаточно объема оперативной памяти).

Выводы

Представлена обобщенная постановка задачи о зажигании хвойного дерева наземным грозовым разрядом. В результате вычислительных экспериментов установлено, что повышение размерности задачи не позволяет выявить новых физических эффектов по сравнению с серией двумерных и одномерных постановок. Однако эта постановка обоб-

щает разработанные ранее постановки и позволяет рассматривать весь спектр факторов пожарной опасности в совокупности. Полученные результаты дают основание говорить о перспективности разработки модуля прогнозирования пожаров от гроз для системы мониторинга лесопожарных ситуаций [14]. Разработка таких систем позволит снизить негативные последствия лесных пожаров [15]. На практике следует ориентироваться на применение многопроцессорных вычислительных систем и распараллеливание вычислительных операций. Как известно, время получения прогноза должно быть меньше, чем период индукции катастрофы [16]. Именно использование параллельных вычислительных систем позволит получать прогнозную информацию в режиме, опережающем реальное время развития катастрофы. К сожалению, следует признать, что персональные компьютеры настоящего поколения не пригодны для пожарного мониторинга с использованием трехмерной постановки на крупных лесопокрытых территориях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузнецов Г. В., Барановский Н. В. Математическое моделирование зажигания дерева хвойной породы наземным грозовым разрядом // Пожаровзрывобезопасность. — 2008. — Т. 17, № 3. — С. 41-45.

2. Барановский Н. В., Кузнецов Г. В. Влияние М-компонентов наземного грозового разряда на процесс зажигания дерева хвойной породы // Инженерная физика. — 2009. — № 5. — С. 47-51.

3. Кузнецов Г. В., Барановский Н. В. Условия зажигания дерева хвойной породы наземным грозовым разрядом // Пожаровзрывобезопасность. — 2009. — № 3. — С. 29-35.

4. Барановский Н. В., Кузнецов Г. В. Математическое моделирование зажигания хвойного дерева наземным грозовым разрядом в приближении "идеальной" трещины в коре // Инженерная физика. — 2009. — № 7. — С. 51-55.

5. Soriano L. R., De Pablo F., Tomas С. Ten-year study of cloud-to-ground lightning activity in the Iberian Peninsula // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. — 2005. — Vol. 67, Ыо. 16.

— P.1632-1639.

6. Заболотный A. E., Заболотная M. M., Заболотная Ю. А., Тимошин В. Н. Определение зон безопасного применения твердотопливных генераторов пожаротушащих аэрозолей // Вопросы специального машиностроения. — 1995. — Вып. 7-8. — С. 15-21.

7. Эзау К. Анатомия семенных растений. Кн.1. — М.: Мир, 1980. — 218 с.

8. Яворский Б. M., Селезнев Ю. А. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и самообразования. — М. : Наука, 1984. — 383 с.

9. Гришин A. M. Математические модели лесных пожаров. — Томск : Изд-во Том. ун-та, 1981.

— 277 с.

10. Гришин A. M., Шипулина О. В. Математическое моделирование распространения вершинных лесных пожаров в однородных лесных массивах и вдоль просек // Физика горения и взрыва. — 2002. — Т. 38, № 6. — С. 17-29.

11. Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Аддитивные схемы для задач математической физики. — М. : Наука, 2001. — 320 с.

12. Campos L. Z. S., Saba М. М. F., Pinto О. Jr., Ballarotti М. G. Waveshapes of continuing currents and properties of M-components in natural negative cloud-to-ground lightning from high-speed video observations // Atmospheric Research. — 2007. — Vol. 84, Ыо. 9. — P. 302-310.

13. Cummins К. L., Murphy М. J., Bardo Е. A., HiscoxW.L., Pyle R. В., Pifer A. E. A combined TOA/MDF technology upgrade of the U. S. national lightning detection network // Journal of Geophysical Research. — 1998. — Vol. 103. — P. 9035-9044.

14. Барановский H. В. Перспективы создания российской системы прогноза лесной пожарной опасности // Инженерная физика. — 2009. — № 8. — С. 39-49.

15. Кузнецов Г. В., Барановский H. В. Прогноз возникновения лесных пожаров и их экологических последствий. — Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2009. — 301 с.

16. ГришинА. М. Моделирование и прогноз катастроф.—Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. — 122 с.

Материал поступил в редакцию 17 мая 2010 г.

Электронный адрес авторов: [email protected].

Издательство «П0ЖНАУКА»

ОГНЕТУШИТЕЛИ. УСТРОЙСТВО. ВЫБОР. ПРИМЕНЕНИЕ

Д. А. Корольченко, В. Ю. Громовой

В учебном пособии приведены классификация огнетушителей и конструкции основных их типов, средства тушения, используемые для зарядки огнетушителей, виды огнетушителей и правила их применения для ликвидации загораний различных веществ, рекомендации по расчету необходимого количества огнетушителей для разных объектов, по их размещению, хранению и техническому обслуживанию.

Рекомендации, содержащиеся в книге, разработаны на основе современных нормативных документов, регламентирующих конструкцию, условия применения, правила эксплуатации и технического обслуживания огнетушителей.

Учебное пособие рассчитано на широкий круг читателей: инженерно-технических работников предприятий и организаций, ответственных за оснащение объектов огнетушителями, поддержание их в работоспособном состоянии и своевременную перезарядку; преподавателей курсов пожарно-технического минимума и дисциплины "Основы безопасности жизнедеятельности" в средних и высших учебных заведениях; частных лиц, выбирающих огнетушитель для обеспечения безопасности квартиры, дачи или автомобиля.

121352, г. Москва, ул. Давыдковская, д. 12, стр. 7; тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: [email protected]

Представляет новую книгу

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.