124 PSP Plasty a sklo za požáru České vysoké učení technické v Praze F A K U L T A S T A V E B N Í Katedra konstrukcí pozemních staveb 124 PSP Plasty a sklo za požáru Cvičení 2 a 3: Model typu pole (CFD) – programy Fire Dynamics Simulator (FDS) + Smokeview (SMV) Hana Najmanová Prezentace vznikla za podpory Fondu rozvoje vysokých škol (projekt FRVŠ č. 343/2013).

Fire Dynamics Simulator (FDS) FDS je CFD model pro simulace pohybu tekutin vyvolaného jakýmkoliv tepelným účinkem, tj. nejen požárem. Široká uživatelská základna – FDS je celosvětově stále častěji využívanou špičkovou aplikací ať již v oblasti požárního výzkumu, požárně inženýrské praxe nebo rekonstrukcí závažných požárů. FDS je volně dostupný na webu – verze FDS1 uvolněna v r. 2000 po více jak 20 letém vývoji, dnes verze FDS6. Autoři: USA – NIST (National Institute of Standards and Technology) Finsko – VTT (Technical Research Centre of Finland) transport tepla a kouře transport tepla konvekcí a radiací mezi plynem a pevnými povrchy transport tepla kondukcí v pevných površích pyrolýza (proces hoření) šíření plamene a rozvoj požáru aktivace sprinklerových hlavic a tepelných a kouřových detektorů sprinklerové skrápění a hašení vodou apod.

Práce s FDS související programy 1) Pre-procesor: příprava vstupních data zdrojový kód – tvorba (programování) textového soubor ve formátu ***.fds (např. v textovém editoru „Poznámkový blok“ nebo „Wordpad“) grafické rozhraní – program PyroSim (na cvičení nikoliv) automatická tvorba zdrojového kódu komerční software 2) Procesor: vlastní výpočet provádí program FDS 3) Post-procesor: vizualizační program Smokeview (SMV) automatická instalace s programem FDS, tj. volně ke stažení SMV vytváří videozáznam v reálném čase + umožňuje pohyb v simulovaném prostoru ve 3D https://www.youtube.com/watch?v=G8aj2rJwR3U

FDS + SMV … web + možnost stažení http://code.google.com/p/fds-smv/

Stažení FDS + SMV dle operačního systému počítače http://code.google.com/p/fds-smv/wiki/Downloads_Overview?tm=2

Příklad: Rekonstrukce požáru v hotelovém pokoji v FDS + SMV Požární scénář: požár křesla; žádné další výrobky ani konstrukce k požáru nepřispívají pootevřené hlavní vstupní dveře na chodbu; ostatní dveře otevřené zcela kolaps zasklení při teplotě cca 300° Zděné stěny (pórobeton) a žlb. strop

Vizualizace pokoje v programu Smokeview (SMV) Dialogová okna nabídka = pravá myš Veškeré prvky a překážky (např. zdi, otvory) definovány dle velikosti buněk ve výpočetní síti.

Spuštění výpočtu příkazem: FDS ► příklad spuštění výpočtu z příkazového řádku Spuštění výpočtu příkazem: fds5 ***.fds (*** = název souboru)

Vizualizace pokoje v programu Smokeview (SMV) Zelené měřící body: teplota, rychlost proudění, tepelný tok … Časová osa videozáznamu

Průběh měřen v nábytkovém kalorimetru v požární laboratoři Definování požáru v FDS Definování hořlavých materiálů (povrchů) a iniciačního zdroje, obecný problém = nedostatek materiálových charakteristik, přesnost a doba výpočtu apod. Zadání změřených hodnot rychlosti uvolněného tepla (HRR), hořák Průběh měřen v nábytkovém kalorimetru v požární laboratoři

Vstupní soubor ►zdrojový kód pro hotelový pokoj &HEAD CHID = 'pokoj', TITLE = 'pozar kresla v hotelovem pokoji'/ &TIME T_END = 300.0/ &MESH IJK = 60, 30, 26, XB = 0.0,6.0, 0.0,3.0, 0.0,2.6 / &VENT XB = 6.0,8.0, 0.0,0.0, 0.0,4.0, SURF_ID = 'OPEN'/ &OBST XB = 5.8,6.0, 0.0,3.0, 0.0,2.6, SURF_ID = 'STENA' / &HOLE XB = 0.80,1.40, 1.39,1.61, -0.01,2.0 / &SURF ID ='STROP' MATL_ID ='BETON' COLOR ='GRAY' THICKNESS = 0.2 / &MATL ID ='BETON' DENSITY = 2400. CONDUCTIVITY = 1.2 SPECIFIC_HEAT = 0.88 / … další řádky… … a další řádky… &TAIL / Kompletní zdrojový kód pro vzorový příklad hotelového pokoje na webu cvičení (soubor pokoj.fds)

Vstupní soubor ►zdrojový kód pro hotelový pokoj FDS načítá pouze informace mezi symboly & … / &HEAD CHID = 'pokoj', TITLE = 'pozar kresla v hotelovem pokoji'/ Doporučení: nepřepisovat „ručně“ zdrojový kód, ale upravovat nejlépe nějaký vzorový příklad! Jakýkoliv překlep či chybějící znak = riziko chybného hlášení a nespuštění simulace. Podrobný výklad jednotlivých části zápisu zdrojového na cvičeních a ve vzoru (pokoj.fds). „Hlavička“ Doplňující informace o simulaci Tento název ponesou všechny vygenerované soubory … psát bez interpunkce a mezer

Získání spočtených dat Grafická vizualizace dat v programu Smokeview chování kouře + plamene barevné izoplochy vyjadřující rozložení spočtených dat v rovině Výstupní soubory typu ***.CSV (comma separated value) ► MS Excel 2 typy souborů: ***_HRR.CSV : vypočtená rychlost uvolňovaného tepla (HRR [kW]) ***_DEVC.CSV : vypočtená data v předem definovaných měřících bodech (DEVC = devices) teploty (termočlánek) rychlost proudění (rychlostní sonda) tepelný tok (radiometr) apod. Úprava formátu ***.CSV: Data do sloupců Formát buňky = číslo Nahradit desetinou tečku (USA) za čárku (CZ)

Zadání 1. části semestrální navrhněte vlastní jednoduchou dispozici hotelového pokoje: půdorys, řez, okótovat, definovat materiály zejména pro stěny a strop definujte požární scénář, tj. například „t – kvadratický“ požár (viz web cvičení „Soubory ke stažení"), a to konkrétní rovnicí (fázi chladnutí zanedbejte) nebo změřenou hodnotou HRR dostupnou v literatuře definujte okrajové podmínky výpočtu (např. pootevřené dveře, předpokládaný okamžik otevření okna apod.) specifikujte použitý software (verze, autor, odkaz na web autora) proveďte požární CFD simulaci s využitím programů FDS6 + SMV spočtené výsledky vykreslete do grafu a napište stručný komentář, a to konkrétně: rychlost uvolňování tepla (HRR) průměrné teploty v horní kouřové vrstvě výška kouřové vrstvy hustota tepelného toku na předpokládané hranici požárně nebezpečného prostoru dle ČSN 73 0802 Zdrojový kód včetně poznámek vložte do semestrální. = Příloha 1

Děkuji za pozornost.