МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ВОДЯНОЇ ЗАВІСИ ДЛЯ ЗАХИСТУ ПРАЦІВНИКІВ ВІД ТЕРМІЧНОГО УРАЖЕННЯ

Автор(и)

  • M. БІЛЯЄВ Дніпровський національний університет залізничного транспорту ім. Акад. В. Лазаряна, Ukraine
  • O. БЕРЛОВ Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine
  • В. БІЛЯЄВА Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Ukraine
  • O. ВЕРГУН Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.270421.28.748

Ключові слова:

термічне ураження; робоча зона; числове моделювання; водяна завіса; пожежа

Анотація

Постановка проблеми. Розглядається оцінювання ефективності  використання водяної завіси для зменшення ризику термічного ураження людей під час пожежі. Ставиться задача визначення температурних полів під час подачі води для охолодження повітря. Мета роботи − розроблення числової моделі для розрахунку процесу розповсюдження крапель води в повітрі, їх випарювання для зменшення температури нагрітого повітря внаслідок пожежі. Методика. Для математичного моделювання процесу поширення крапель води в повітрі, теплового забруднення повітря застосовуються  конвективно-дифузійне рівняння масопереносу, рівняння енергії та рівняння, що описує рух ідеальної рідини (модель потенціальної течії). Модель потенціальної течії дозволяє швидко визначити поле швидкості повітряного потоку в областях, що мають складну геометричну форму. Для числового інтегрування рівняння конвективно-дифузійного масопереносу та рівняння енергії застосовуються неявні різницеві схеми розщеплення. Для побудови різницевого аналога моделювальних рівнянь використовується фізичне розщеплення базових рівнянь. Для розв'язання задачі аеродинаміки − визначення поля потенціалу швидкості та компонент вектора швидкості повітряного потоку застосовуються метод Річардсона та схема умовної апроксимації. Розроблено інженерну методику розрахунку процесу випарювання краплі води, що базується на законі Срезневського. Наукова новизна. Розроблено ефективну числову модель, що дозволяє методом обчислювального експерименту визначати ефективність використання водяної завіси для зменшення рівня теплового забруднення атмосферного повітря внаслідок пожежі. Числова модель базується на інтегруванні фундаментальних рівнянь аеродинаміки, тепломасопереносу. Модель враховує найбільш суттєві фізичні фактори, що впливають на процес, який досліджується: рух нагрітого повітря, рух крапель води в повітрі, випарювання краплі тощо. Практична значимість. На базі побудованої моделі створено комп’ютерний код, що дозволяє швидко визначати температурні поля в повітрі з використанням водяної завіси. Числова модель буде корисна для проведення обчислювальних експериментів з метою науково обгрунованого вибору місця розташування водяної завіси під час пожежі. Висновки. Створено комп’ютерну програму (код), що дозволяє методом обчислювального експерименту досліджувати ефективність використання водяної завіси під час пожежі. Розроблена комп’ютерна програма може бути реалізована на комп’ютерах малої та середньої потужності. Наведені результати обчислювального експерименту.

Біографії авторів

M. БІЛЯЄВ , Дніпровський національний університет залізничного транспорту ім. Акад. В. Лазаряна

Кафедра гідравліки та водопостачання, докт. техн. наук, проф.

O. БЕРЛОВ, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Кафедра безпеки життєдіяльності, канд. техн. наук, доц.

В. БІЛЯЄВА, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара

Кафедра аерогідромеханіки та енергомасопереносу, канд. техн. наук, доц.

O. ВЕРГУН, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Кафедра  екології та охорони навколишнього середовища, канд. техн. наук, доц.

Посилання

Alymov V.T. and Tarasova N.P. Tekhnogennyy risk : Analiz i otsenka [Technogenic risk : Analysis and evaluation]. Uchebnoye posobiye dlya vuzov [A manual for higher education institutions]. Moscow : IKTs “Akademkniga” Publ., 2004, 118 p. (in Russian).

Gorshkov V.I. Tushenye plameny goryuchyx zhydkostej [Extinguishing flames of flammable liquids]. Moscow : Pozhnauka Publ., 2007, 268 p. (in Russian).

Biliaiev M.M., Berlov O.V., Biliaieva V.V. and Cherednychenko L.A. Ocіnka riziku termіchnogo urazhennya u vipadku avarіjnogo gorіnnya [Assessment of risk of thermal injury in case of accidental burning]. Vіsnik Pridnіprovs'koї derzhavnoї akademії budіvnictva ta arhіtekturi [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. No. 6 (271−272), 2020, pp. 54–60. URL : doi: 10.30838/J.BPSACEA.2312.241120. 54.698 (in Ukraine).

Roache P.J. Vychislitel'naia gidrodinamika [Computational Fluid Dynamics]. Moscow : Mir Publ., 1980, 446 p. (in Russian).

Samarskiy A.A. Teoriya raznostnykh skhem [The theory of difference schemes]. Moscow : Nauka Publ., 1983, 616 p. (in Russian).

Zgurovskiy M.Z., Skopetskiy V.V., Khrushch V.K. and Belyaev N.N. Chislennoye modelirovaniye rasprostraneniya zagryazneniya v okruzhayushchey srede [Numerical modeling of pollution spreading in the environment]. Kyiv : Naukova dumka Publ., 1997, 368 p. (in Russian).

Anthony Michael Barret. Mathematical Modeling and Decision Analysis for Terrorism Defense : Assessing Chlorine Truck Attack Consequence and Countermeasure Cost Effectivness. Dissertation. Pittsburg, Pennsylvania, USA, 2009, 123 p.

Biliaiev M. Numerical Simulation of Indoor Air Pollution and Atmosphere Pollution for Regions Having Complex Topography. Air Pollution Modeling and its Application XXI (Springer). 2012, pp. 87−91.

Chan W.R., Nazaroff W.W., Price P.N. and Gadgil A.J. Effectiveness of Urban Shelter-in-Place. II: Residental Districts, 2008, 31 р. URL: http://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/928232 (Accessed : 29 March 2014). doi: 10.1016/j.atmosenv.2007.04.059.

Ilic P., Ilic S. and Stojanovic Bjelic L. Hazard modelling of accidental release chlorine gas using modern tool – ALOHA Software. Quality of Life. Vol. 8 (2), 2018, pp. 38−45.

John S. Nasstrom, Gayle Sugiyama, Ronald L. Baskett, Shawn C. Larsen and Michael M. Bradley. The National Atmospheric Release Advisory Center (NARAC) Modeling and Decision Supports System for Radiological and NUCLEAR Emergency Preparedness and Response. Int. J. Emergency Management. No. 3, vol. 4, 2007, pp. 1−32.

Lacome J.M., Truchot D. and Duplantier S. Application of an innovative risk dedicated procedure for both conventional and 3D atmospheric dispersion models evaluation. 18th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes, 2017, pp. 1−5. (in English)

Cao C., Li C., Yang Q. and Zhang F. Multi-Objective Optimization Model of Emergency Organization Allocation for Sustainable Disaster Supply Chain. Sustainability. No. 9 (11), 2017. URL : doi: 10.3390/su9112103.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-23

Номер

Розділ

Статті