Файл: Kindeev - Prognozirovaniye opasnikh faktorov pozhara 2016.pdf

11 

Методы  прогнозирования  ОФП  различают  в  зависимости  от  вида 

математической  модели  пожара.  Математические  модели  пожара  в 

помещении  условно  делятся  на  три  класса  (три  вида):  интегральные, 

зонные, полевые (дифференциальные). 

Интегральная  модель  пожара  позволяет  получить  информацию,  т.е. 

сделать  прогноз,  о  средних  значениях  параметров  состояния  среды  в 

помещении  для  любого  момента  развития  пожара.  Прн  этом  для  того, 

чтобы  сопоставлять    средние  параметры  среды  с  их  предельными 

значениями  в  рабочей  зоне,  используются  формулы,  полученные  на 

основе 

экспериментальных 

исследований 

пространственного 

распределения температур, концентраций продуктов горения, оптической 

плотности дыма и т. д. 

Зонная  модель  позволяет  получить  информацию  о  размерах 

характерных  пространственных  зон,  возникающих  при  пожаре  в 

помещении  и  средних  параметров  состояния  среды  в  этих  зонах.  В 

качестве  характерных  пространственных  зон  можно  выделить, 

например,  в  начальной  стадии  пожара  припотолочную  область 

пространства,  область  восходящего  над  очагом  горения  потока 

нагретых газов и область незадымленной холодной части пространства. 

Полевая дифференциальная модель позволяет рассчитать для любого 

момента  развития  пожара  значения  всех  локальных  параметров 

состояния во всех точках пространства внутри помещения. 

Перечисленные  модели  отличаются  друг  от  друга  объемом  той  ин-

формации,  которую  они  могут  дать  о  состоянии  газовой  среды  в 

помещении и взаимодействующих с нею конструкций на разных  этапах 

(стадиях)  пожара.  В  этом  отношении  наиболее  детальные  сведения 

можно получить с помощью полевой модели. 

12 

В  математическом  отношении  три  вышеназванных  вида  моделей 

пожара характеризуются разным уровнем сложности. 

Интегральная  модель  пожара  в  своей  основе  представлена  системой 

обыкновенных  дифференциальных  уравнений.  Искомыми  функциями 

выступают  среднеобъемные  параметры  состояния  среды,  независимым 

аргументом является время t. 

Основу  зонной  модели  пожара  в  общем  случае  составляет 

совокупность  нескольких  систем  обыкновенных  дифференциальных 

уравнений.  Параметры  состояния  среды  в  каждой  зоне  являются 

искомыми  функциями,  а  независимым  аргументом  является  время  t. 

Искомыми  функциями  являются  также  координаты,  определяющие 

положение границ характерных зон. 

Наиболее  сложной  в  математическом  отношении  являелся  полевая 

модель.  Ее  основу  составляет  система  уравнений  в  частных 

производных, 

описывающих 

пространственно-временное 

распределение  температур  и  скоростей  газовой  среды  в  помещении, 

концентраций  компонентов  этой  среды  (кислород,  оксид  и  диоксид 

углерода  и  т.д.),  давлений  и  плотностей.  Искомыми  функциями  в  этой 

модели  являются  плотность  и  температура  среды,  скорость  движения 

газа,  концентрации  компонентов  газовой  среды,  оптическая  плотность 

дыма  (натуральный  показатель  ослабления  света  в  дисперсной  среде) и 

т.д. Независимыми аргументами являются координаты x,y,z и время t. 

Чтобы сделать научно обоснованный прогноз, обращаются к той или иной 

модели  пожара.  Выбор  модели  определяется  целью  (задачами)  прогноза. 

Путем решения системы дифференциальных уравнений, которые составляют 

основу  выбранной  математической  модели,  устанавливают  конкретный 

характер динамики ОФП. 

13 

Следует  отметить,  что  даже  при  использовании  интегральной  модели 

пожара  получить  аналитическое  решение  присущей  этой  модели  системы 

обыкновенных дифференциальных уравнений в общем случае невозможно. 

Реализация  вышеназванных  методов  прогнозирования  возможна  лишь 

путем  численного  решения  системы  дифференциальных  уравнений, 

присущих  выбранной  модели  пожара.  Это  численное  решение  можно 

выполнить только с помощью современных компьютеров. 

2. ПАРАМЕТРЫ И ЗОНЫ ПОЖАРА 

Параметры пожара 

Из практики известно, что главное и основное явление на всех пожарах 

-  это  горение,  но  сами  пожары  всегда  различны,  индивидуальны.  Во-

первых,  разнообразны  виды  и  режимы  процесса  горения  (горение 

кинематическое и диффузионное, гомогенное и гетерогенное, ламинарное 

и турбулентное , дифлаграциониое и детонационное, полное и неполное и 

т.д.);  во-вторых,  разнообразны  условия,  в  которых  происходит  горение 

(состояние  и  расположение  горючего  вещества,  тепло—  и  массообмен  в 

зоне горения и др.). Поэтому каждый пожар необходимо регистрировать, 

описывать,  исследовать,  сравнивать  с  другими,  близкими  по  характеру, 

т.е. изучать параметры пожара. 

Продолжительность  пожара  -  время  с  момента  его  возникновения  до 

полного прекращения горения. 

Площадь пожара - площадь проекции зоны горения на горизонтальную 

или  вертикальную  плоскость.  На  внутренних  пожарах  в  многоэтажных 

зданиях  общая  площадь  пожара  находится  как  сумма  площадей  пожара 

всех этажей. В большинстве случаев пользуются проекцией зоны горения 

на  горизонтальную  плоскость,  сравнительно  редко  -  на  вертикальную, 

например  при  пожаре  на  газовом  фонтане,  при  горении  одиночной 

14 

конструкции 

небольшой 

толщины, 

расположенной 

вертикально, 

например, перегородки, декорации и т.п. Площадь пожара является одним 

из  основных  параметров  пожара,  особенно  важным  при  оценке  его 

размеров,  при  выборе  метода  тушения,  при  определении  особенностей 

тактики  его  тушения  и  расчете  количества  сил  и  средств,  необходимых 

для его локализации и ликвидации. 

Температура  пожара  –  для  внутреннего  пожара  под  температурой 

пожара  понимают  среднеобъемную  температуру  газовой  среды  в 

помещении,  а  под  температурой  открытого  пожара  —  температуру 

пламени.  Температура  внутренних  пожаром,  как  правило,  ниже,  чем 

открытых. 

Линейная 

скорость 

распространения 

пожара 

- 

скорость 

распространения  горения  по  поверхности  горючего  материала  в  единицу 

времени. Она зависит от вида и природы горючих веществ и материалов, 

от  способности  к  воспламенению  и  начальной  температуры,  от 

интенсивности  газообмена  на  пожаре  и  направленности  конвективных 

газовых  потоков,  от  степени  иэмельченности  горючих  материалов,  их 

пространственного расположения и других факторов. 

Линейная скорость распространения горения непостоянна во времени, 

поэтому  в  практических  расчетах  пользуются  средними  значениями, 

которые являются величинами весьма приближенными. 

Наибольшейскоростью  распространения  горения  обладают  газы, 

поскольку в смеси с воздухом они уже подготовлены к горению и для его 

продолжения, если горение возникло, затрачивается тепло на нагрев смеси 

только до температуры воспламенения. 

Линейная  скорость  распространения  горения  для  жидкостей  в 

основном  зависит  от  их  начальной  температуры.  Особенно  резкое 

возрастание наблюдается при нагреве горючих жидкостей до температуры 

15 

вспышки,  так  как  наибольшее  значение  линейной  скорости  для  горючих 

жидкостей наблюдается при температуре воспламенения и равно скорости 

распространения горения по паровоздушным смесям. 

Наименьшей линейной скоростью распространения горения обладают 

твердые  горючие  материалы,  для  подготовки  к  горению  которых 

требуется  больше  тепла,  чем  для  жидкостей  и  газов.  Линейная  скорость 

распространения  горения  твердых  горючих  материалов  зависит  почти  от 

всех  перечисленных  факторов,  но  особенно  от  их  пространственного 

расположения.  Например,  скорость  распространения  пламени  по 

вертикальным  и  горизонтальным  поверхностям  может  отличаться  в  5...6 

раз, а распространение пламени по вертикальной поверхности снизу вверх 

и  сверху  вниз  приблизительно  в  10  раз.  Линейная  скорость 

распространения горения по горизонтальной поверхности наиболее часто 

используется в расчетах. 

Интенсивность  газообмена  -  это  количество  воздуха,  притекающее  в 

единицу  времени  к  единице  площади  пожара.  Различают  требуемую 

интенсивность  газообмена  и  фактическую.  Требуемая  интенсивность 

газообмена  показывает,  какое  количество  воздуха  должно  притекать  в 

единицу  времени  к  единице  площади  пожара  для  обеспечения  полного 

сгорания  материала.  Поскольку  полное  горение  в  условиях  пожара 

практически  никогда  не  достигается,  то  она  характеризует  удельный 

расход  воздуха,  при  котором  возможна  максимальная  полнота  сгорания 

горючего 

материала. 

Фактическая 

интенсивность 

газообмена 

характеризует  фактический  приток  воздуха  на  пожаре,  а  следовательно, 

полноту  сгорания,  плотность  задымления,  интенсивность  развития  и 

распространения пожара и  другие  параметры.  Интенсивность  газообмена 

относится  к  внутренним  пожарам,  где  ограждающие  конструкции 

ограничивают  приток  воздуха  в  объем  помещения  (а  следовательно,  и  в