مدل سازی CFD توجه آتش سوزی های واگن های قطار با توجه به شرایط تهویه

مدل سازی CFD توجه آتش سوزی های واگن های قطار با توجه به شرایط تهویه

توجه به بنیاد هر ارزیابی و نحوه محاسبه ها در طراحی تونل قطار به منظور ایمنی در برابر آتش، از اهمیت بسزایی برخوردار است. از این رو، بهترین راه برای دست یابی به طراحی یک واگن قطار به منظور پاسخگویی بهینه به شرایط خطر و افزایش مقاومت و تاب آوردن در برابر آتش، انجام آزمون هایی در شرایط آزمایشگاهی است.

مدل سازی CFD که اختصاری از Computational Fluid Dynamics یا محاسبه دینامیک سیالات است، عموما برای تقلیل هزینه ها می تواند به عنوان گزینه مناسبی انتخاب شده و مطالعات پارامتریک را در این زمینه ممکن سازد.

در این مجال گسترش آتش در واگن های قطار توسط شبیه ساز CFD مورد بررسی قرار گرفته و در این راستا دو روش اصلی استفاده شده است. این روشها به اختصار شامل مدل احتراق ساده Simple Ignition Model و مدل نیروی آتش کافت Kinetic Pyrolysis Model میباشند. در مدل احتراق ساده حرارت حاصل از سوختن مواد قابل اشتعال پس از عبور از سطح به حرارت مورد نیاز برای احتراق کامل تبدیل میشود در مدل نیروی آتش کافت نیز پارامترهای مربوط به نیروی محرکه جنبشی و عکس العمل های آن مشخص بوده و این عکس العمل ها برای هر ماده جامد در این الگو از سوختن زمانی می توانند مورد بررسی قرار گیرند که ماده در حال احتراق کامل باشد.

در این راستا پارامترهای مختلف این مدل تخمینی بوده و قابلیت کالیبره شدن بر مبنای داده های مأخوذ از آزمون های وزن سنجی دمایی و حرارت سنجی را دارا ست.

مقایسه تحلیلی با اطلاعات حاصل از آزمون تصویر زیر واگنی را نمایش میدهد که در برنامه شبیه ساز در پروژه ای موسوم به METRO مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه میان داده های آزمایشگاهی و نتایج برگرفته از شبیه ساز کامپیوتری از میزان حرارت آزاد شده در مدلهای مختلف حریق

همان طور که مشاهده می شود منحنی های گرماي آزاد شده در واگن شبیه سازی شده با نمونه های آزمون مقایسه شده اند. این نمودارها در مورد هر دو مدل احتراق ساده و نیروی آتش کافت می توانند پیش بینی های لازم را در مورد توسعه حریق در واگن ها را عموماً با موفقیت انجام دهند. در مدل احتراق ساده، پیش بینی هایی از میزان گرمای آزاد شده در کل دوره سوختن با این استثنا که میزان توسعه آتش از داده های آزمایش کمی می تواند پایین تر گزارش شود، انجام می گیرد.

باید توجه داشت که یکی از دلایل وجودی این تناقض میان آزمایش و واقعیت طولانی تر بودن دوره گسترش آتش برای سوخت های مختلف در شرایط واقعی به نسبت آزمون های آزمایشگاهی یعنی جایی که میزان تشعشعاتی حرارتی نسبتاً بالاتر است می باشد.

علاوه بر این در این مدل (مدل احتراق ساده) بیشترین میزان رشد گرمایی به وضوح قابل پیش بینی است. در مقام مقایسه مدل نیروی آتش کافت اگرچه بازه گسترش آتش را به خوبی پیش بینی میکند اما شرایط به گونه ای میتواند رقم بخورد که میزان گرماي آزاد شده بسیار کمتر بوده و به همین جهت، آتش در زمان کوتاه تری تقلیل یافته و اطفا شود. محتوای انرژی مصرفی در برنامه های شبیه سازی نسبت به آزمون های حقیقی آزمایشگاهی پایین تر می باشد.

در این راستا می توان متذکر شد که دلیل این تفاوتها میتواند مغایرت هایی باشد که در زمینه پارامترهای تعریف شده مربوط به تست های مقیاس کوچک وجود دارند علاوه بر این مواد سوختنی مضاعف ایجاد شده از سوختن اولیه نیز عموماً در محاسبات مدنظر قرار نمی گیرند؛ که می تواند عامل ديگری برای این مغایرت ها باشد. ضمن آنکه مدل نیروی آتش کافت به پارامترهای «دما» و «انرژی جنبشی» موجود وابسته است. مدل احتراق ساده نسبت به نیروی آتش کافت در زمینه پیش بینی های بهینه گسترش حریق در قطارها بسیار بهتر عمل میکند؛ اما باید توجه داشت که برای هرگونه شبیه سازی می بایست مدل ها از عهده تست اعتبارسنجی با موفقیت برآمده و کاربردپذیری آنها در شرایط مختلف مورد آزمون قرار گیرد. علاوه بر این باید توجه داشت که مدل های آتش کافت و تجزیه بر اثر حرارت در برابر وارد کردن پارامترهای مناسب به طور مشخص در مدل «نيروی آتش» کافت از حساسیت بالاتری برخوردارند.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ مدل سازی پیامد حوادث فرایندی به کمک نرم افزارهای PHAST و ALOHA

⇐ ایمنی حمل و نقل مواد شیمیایی خطرناک

⇐ راهنمای جمع آوری اطلاعات و تحقیق پیرامون حادثه

⇐ نرم افزار شبیه سازی حوادث و مدل سازی پیامد Phast 8.22