ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование пожаров на ЭВМ из "Противопожарная защита АЭС" За последние десятилетия очень много сделано в области моделирования пожаров на ЭВМ. К настоящему времени накоплен большой объем знаний в области компьютерных программ. Проектировщик должен уметь воплощать эти знания в жизнь в контексте безопасного проектирования АЭС, он должен овладеть всеми методами практического моделирования. [c.74] В прошлом пожарная безопасность зданий была областью проектирования, которая основывалась в основном на обязательных технических нормах и на инженерной оценке. Но здания становятся менее традиционными, более совершенными, большими по размеру, все более широко применяются современные материалы и технология. Становится очевидным, что ортодоксальное законодательство в области пожарной безопасности может не дать идеального, эффективного с точки зрения затрат решения. [c.74] Моделирование пожаров с помощью ЭВМ в настоящее время можно считать методом инженерного проектирования, учитывающего вероятность пожаров. Практический опыт проектирования современных атомных электростанций в Великобритании показывает, что моделирование может играть важную роль с точки зрения обеспечения пожарной безопасности. Оно особенно важно в тех случаях, когда проектировщик вынужден либо положиться на инженерную оценку, либо обратиться к традиционной практике. [c.75] Основное назначение моделирования состоит в обеспечении механических аргументов для оценок или допущений, производимых на различных стадиях проектирования или при анализе безопасности установки. Основной упор делается на разработку простых консервативных моделей, имеющих узкое применение. [c.75] Используются два типа моделирования детерминистическое и вероятностное. Детерминистические модели количественно определяют физические параметры пожара или его эффектов (например, температуру помещения, дымо-образование). Это прагматический подход, который приемлем для прикладных целей инженеров и проектировщиков. Вероятностные модели рассчитывают вероятные последствия пожаров на основании статистических данных, они не рассматривают физические параметры пожара. Последние больше относятся к вероятностной оценке. [c.75] В результате пожара в замкнутом пространстве изменяются температура, состав атмосферы и давление. Все нежелательные последствия пожара можно объяснить этими параметрами. Модели, прогнозирующие такие изменения, рассматриваются в данной работе. Следует подчеркнуть Б этой связи, что все предлагаемые модели и методики предназначены для стандартных настольных микрокомпьютеров. Известны две категории детерминистического моделирования моделирование по зонам и моделирование полей. [c.75] Преимущество моделирования по зонам заключается в том, что оно вырабатывает быструю и достаточно модульную программу, которая выполняется на основном микрокомпьюторе, является довольно простой для коррекции и расширения, ею могут пользоваться даже неспециалисты. Недостатки состоят в том, что модели являются двухмерными, работают лишь при простой геометрии помещений и используют эмпирические данные, что ограничивает диапазон их применения. Неспециалисты невольно могут превысить эти пределы и получить ошибочные результаты. Полномасштабные огневые испытания — это единственный способ точно определить эти пределы, их можно ввести в программу в качестве предупреждающих сообщений, хотя это еще не стало общепринятой практикой. [c.76] Модели зон идеальны при подготовке обобщающего заключения по проекту АЭС, которая может состоять из нескольких сотен аналогичных отсеков. Традиционное руководство по пожарной безопасности не подходит для такой АЭС, потому что обычно помещения имеют принудительную вентиляцию, стены сделаны из толстого бетона, а горючая нагрузка включает масло и кабели. Возможности оценки пожарной опасности помещений без использования ЭВМ ограничены. В то же время запустить модели с привлечением разных наборов входных данных несложно. Количество комбинаций входных данных, а следовательно, и количество необходимых машинных прогонов может быть порядка нескольких тысяч, т. е. автоматизировать процедуру прогона — простая задача. [c.76] Моделирование полей. Модели полей представляют собой теоретические варианты моделей пожаров, которые являются результатом разработки объемных машинных программ для тепло- и массопереноса в относительно новой области динамики вычислительных флюидов ДВФ. [c.77] В моделях полей пожарный отсек делится на множество ячеек, может быть, на несколько тысяч, для каждой ячейки решается до 16 уравнений, описывающих сохранение массы и тепла одновременно с граничными условиями. Модели прогнозируют среди прочих параметров температуру, скорость газа и давление. Модели полей хороши для механизмов, которые подразумевают пространство большого или сложного объема, наличие заданных воздушных потоков и множества источников зажигания. Они требуют экспертных знаний в области динамики вычислительных флюидов и значительных вычислительных возможностей для проведения биллионов вычислений. Модели полей идеальны для решения уникальных проблем, когда ответы невозможно получить с помощью моделей зон и когда огневые испытания нереальны. [c.77] Прогнозы, получаемые с помощью этих моделей, могут быть чрезвычайно точными. Для расследования причин гибели людей при пожаре на лондонской станции метро Кинг з Кросс, например, была использована программа РЮШ-ЗО, разработанная Агентством по атомной энергии Великобритании. Прогнозы обнаружили эффект траншеи , при которой пламя распространялось по шахте эскалатора и не было видно людям на других эскалаторах. Пожар был гораздо серьезнее, чем описывают свидетели. Этот новый механизм объяснил быстрый рост интенсивности пожара, что и привело к гибели многих людей. Поскольку точность прогноза этих моделей первоначально вызывала сомнения, Исполнительный комитет по охране здоровья и обеспечению безопасности провел огневые испытания в 7з масштаба, которые подтвердили этот эффект. [c.77] Использование моделей пожара. Методы автоматизированного моделирования пожара можно применять в проектировании, а также при решении проблем, связанных с обоснованием безопасности. Вообш,е существуют два аспекта проектирования любых АЭС с учетом пожарной безопасности. Во-первых, должна быть обеспечена пожарная безопасность для людей, находящихся в зданиях, и для населения в целом. На большинстве АЭС эта задача решается на основе опыта пожарной охраны и национального законодательства. Во-вторых, обоснование безопасности должно доказать, что АЭС защищена от пожара как инициирующего события. [c.78] Если при проектировании пожаробезопасных атомных и обычных объектов применяется моделирование, то модель должна давать количественную оценку пожара в целом или одного из его аспектов. Для того чтобы сделать заключение или вывод, проектировщику иногда достаточно самой модели пожара. Но зачастую прогноз сам по себе не является исчерпывающей информацией. Необходима вторая стадия моделирования, прогнозирующая последствия пожара. Она строится на основе прогноза модели пожара. [c.78] Проектирование АЭС с учетом пожарной безопасности. [c.78] В проектах современных АЭС Великобритании предусмотрено физическое отделение систем обеспечения безопасности, что позволяет сохранить большую часть установки невредимой и выполнить все меры безопасности в случае пожара. Отсюда следует, что при обосновании безопасности необходимо подтвердить прочность основных пожарных перегородок. Но бывает так, что и перегородки прочны, а системы обеспечения безопасности отделены недостаточно хорошо, тогда необходимо исследовать вероятность распространения пожара на оборудование по обеспечению безопасности. [c.78] Проектирование традиционных объектов с учетом пожарной безопасности. Проектирование атомной электростанции обычно ставит ряд проблем, связанных с пожаробезопасностью строений. Законодательные требования, изложенные в строительных нормах и правилах, не всегда приемлемы и уместны для строений АЭС, поэтому часто нужно, чтобы проект удовлетворял духу, а не букве закона. В прошлом моделирование на ЭВМ успешно применялось в таких областях, как проектирование огнестойких конструкций, разработка дымо- и огнезащищенных путей эвакуации, срабатывание систем обнаружения пожара, эффективность установок пожаротущения. [c.79] Ниже представлены примеры практического применения моделей пожара (рассчитанных на ЭВМ) при проектировании современных АЭС в Великобритании. [c.79] Степень развития пожара. Термин степень развития пожара часто употребляется, хотя не имеет стандартного определения. В данном случае под ним понимается продолжительность и температура пожара. Обычно степень развития пожара можно представить в виде стандартной кривой, отражающей развитие пожара во времени. Моделирование пожаров по зонам позволяет почти всегда прогнозировать такие кривые. [c.79] Адекватность пожарных перегородок. Можно предположить, что пожарные перегородки, имеющие определенную огнестойкость, выдерживают этот период при испытаниях в стандартной огневой печи. Перегородка считается адекватной, если максимальное воздействие пожара, которому она может подвергнуться в течение своего срока службы, меньше воздействия стандартного пожара при испытаниях в огневой печи. Поэтому, если пессимистичная модель предсказывает по своей кривой пожар, менее разрушительный по сравнению со стандартным, целесообразно заключить, что преграда является адекватной. [c.80] Результаты нанесены на график, показывающий, какие комбинации дают неопасный пожар, а какие — опасный. Любой специалист, вооруженный таким графиком, легко может оценить, насколько серьезен пожар по сравнению со стандартным. [c.81] Вернуться к основной статье