Автореферат (1172860)
Текст из файла
На правах рукописиКолодяжный Сергей АлександровичПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВРЕМЕНИ БЛОКИРОВАНИЯ ПУТЕЙЭВАКУАЦИИ ОПАСНЫМИ ФАКТОРАМИ ПОЖАРАВ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЦЕНТРАХСпециальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность(технические науки, отрасль строительство)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора технических наукВоронеж – 2017Работа выполнена в Федеральномобразовательномучреждениивысшегогосударственный технический университет».государственном бюджетномобразования«ВоронежскийНаучный консультант:Пузач Сергей Викторович,Заслуженный деятель науки РФ,доктор технических наук, профессорОфициальные оппоненты:Гилетич Анатолий Николаевич – доктортехнических наук, старший научный сотрудник,Департамент по строительству и эксплуатациигражданских объектов ПАО «Ростелеком»,начальник отдела производственного контроляТаранцев Александр Алексеевич – доктортехнических наук, профессор,ФГУН институт проблем транспорта им.
Н.С.Соломенко РАН, заведующий лабораторией«Проблемы безопасности транспортных систем»Хасанов Ирек Равильевич – доктор техническихнаук, старший научный сотрудник, научноисследовательский центр нормативнотехнических проблем пожарной безопасностиФГБУ ВНИИПО МЧС России, главный научныйсотрудникВедущая организация:Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшегообразования «Национальный исследовательскийМосковский государственный строительныйуниверситет» (НИУ МГСУ)Защита состоится «04» октября 2017 года в 13 часов 00 минут на заседаниидиссертационного совета Д 205.002.02 при Академии ГПС МЧС России поадресу: 129366, г. Москва, ул.
Б. Галушкина, д. 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС Россииинасайте:http://academygps.ru/upload/iblock/33f/33f9eb253a9b67b16e3f64e441d059ec.pdfАвтореферат диссертации разослан «30» июня 2017 года.Ученый секретарьдиссертационногосоветаСивенков Андрей Борисович2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Многофункциональные центры (МЦ) являютсяуникальными зданиями с массовым пребыванием людей, объединяющиепомещения различных классов функциональной пожарной опасности сразнородной пожарной нагрузкой, со сложными горизонтальными ивертикальными связями и наличием практически всех систем пожарнойбезопасности. В последние годы в мире и в России, в основном из-занесоблюдения необходимых норм пожарной безопасности, произошло многокрупных пожаров в МЦ, приведших к массовой гибели людей и большомуматериальному ущербу.
В современных строительных нормативно-техническихдокументах в рамках действующего гибкого объектно-ориентированногопротивопожарного нормирования уделяется большое внимание безопаснойэвакуации людей при возникновении пожара в различных зданиях исооружениях.
В соответствии с требованиями Федерального закона ФЗ №123«Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» любое зданиедолжно иметь такие объемно-планировочные решения, чтобы все люди,находящиеся в здании, могли в случае пожара беспрепятственно выйти вбезопасную зону до момента достижения опасными факторами пожара ихкритических значений.
При этом разработка оптимальных объемнопланировочных решений во многом определяется величиной необходимоговремени эвакуации людей при пожаре. В ряде случаев расчет необходимоговремени эвакуации людей, выполненный по методикам расчета пожарныхрисков (Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях,сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарнойопасности. Приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009 № 382 и др.), несогласуется с данными натурных и экспериментальных исследований, а такжеполученными из анализа протекания реальных пожаров.
Эти расхождения восновном объясняются тем, что проблема математического моделированиядинамики опасных факторов пожара (ОФП) во время эвакуации людей доконца не решена, и достаточно часто расчет ОФП не рассматривается приразработке проектных решений с учетом требований пожарной безопасности кпутям эвакуации.Несмотря на достаточно большое количество отечественных (КошмаровЮ.А., Рыжов А.М., Зотов Ю.С., Есин В.М., Пузач С.В., Присадков В.И.и др.) изарубежных (Tanaka T., Chow W.
K., Yamada S., Matsuyama K., Lougheed G. D. идр.) работ, посвященных моделированию динамики ОФП, ряд важных снаучной и практической точек зрения закономерностей развитиятермогазодинамической картины пожара, связанных, например, с влияниемработы системы дымоудаления (СДУ), неустановившейся скорости выгораниягорючего материала и т.д., до конца не выявлен. Поэтому необходимаразработка комплекса математических моделей, позволяющих учесть наиболееважные не решенные проблемы.3Аналитические решения существующих интегральных моделей пожараполучены с использованием некоторых допущений и упрощений. В рядеслучаев эти решения не учитывают влияние функционирования СДУ, в томчисле ее время включения и объемный расход. Противодымную защиту зданийи сооружений можно обеспечить системой механического удаления дыма соптимальным расположением приточно-вытяжных каналов, исключающихзадымление путей эвакуации (коридоров, лестничных клеток), смежныхпомещений и распространение пожара за пределы помещения с очагомвозгорания.
Одним из недостатков нормативных документов, касающихсяСДУ, является отсутствие простых аналитических формул, которые приопределенном наборе исходных параметров позволяют определить динамикуОФП в помещении с очагом возгорания, начальные данные для расчета СДУ,критическое время эвакуации без применения специальных программ наПЭВМ.В существующих зонных моделях одним из существенных недостатковявляется рассматривание конвективной колонки, образующейся над очагомвозгорания, как свободно-конвективной струи, распространяющейся внеограниченном пространстве. Такой подход не учитывает влияниеограждающих конструкций помещения на параметры колонки, так какфактически струя смеси продуктов горения и воздуха натекает на преграду(перекрытие помещения).
Традиционный подход приводит к значительнойпогрешности в определении распределения массовых расходов газовой смесипо высоте колонки, и, соответственно, к существенной ошибке (порядка в 100700 %) в расчете величины объемного расхода удаляемого дыма СДУ.Точность расчета динамики ОФП в большой степени определяетсядостоверностью исходных данных по свойствам пожарной нагрузки. Одной изнаименее изученных проблем является определение удельной массовойскорости выгорания твердых горючих материалов и жидкости принеустановившемся процессе ее горения с учетом работы СДУ, времени еевключения и объемного расхода.Следовательно, длядостоверного прогнозирования времениблокирования путей эвакуации ОФП в помещениях МЦ актуальнымипроблемами являются разработка аналитического метода в условияхфункционирования СДУ, модификация зонной модели с учетом влиянияограждающих конструкций на параметры конвективной колонки и получениеэкспериментальных данных по удельной массовой скорости выгораниягорючихматериалов.
Решение вышеуказанных проблем имеет важноезначение при выборе объемно-планировочных и технических решений,обеспечивающих безопасную эксплуатацию МЦ.Анализ состояния проблемы позволил сформулировать общуюконцепцию исследования: разработка научных основ для создания комплексаматематических моделей расчета динамики ОФП, позволяющего определитьвремя блокирования путей эвакуации ОФП при работе СДУ с целью сниженияпожарного риска в МЦ за счет оптимизации объемно-планировочных и4конструктивных решений МЦ.Объектом исследования являются тепло- и массообменные процессы,возникающие при пожаре в МЦ в условиях работы СДУ и являющиеся основойдля прогнозирования времени блокирования путей эвакуации ОФП.Предметом исследования в диссертации является прогнозированиевремени блокирования путей эвакуации ОФП в МЦ в условиях работы СДУ.Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы заключается вразработке комплекса уточненных моделей пожара и методики расчетадинамики ОФП, учитывающих специфику объемно-планировочных иконструктивных решений МЦ, например, работу СДУ, неустановившуюсяскорость выгорания горючих веществ и форму конвективной колонки.Для достижения указанной цели были поставлены следующиезадачи:с учетом особенностей пожарной опасности МЦ провести анализизвестных методик расчета критического времени эвакуации людей изпомещений, работ по безопасной эвакуации людей при пожаре в условияхфункционирования СДУ, методов расчета параметров СДУ, и на основаниианализа сформулировать наиболее актуальные нерешенные задачи всуществующих методах расчета;разработать модифицированную зонную модель с учетом влиянияограждающих конструкций помещения на параметры конвективной колонки;провести экспериментальные исследования на макете помещения и выполнитьтестирование предложенной модели на полученных опытных данных;получить на основе интегральной модели аналитическиезависимости для определения критической продолжительности пожара наначальной стадии его развития по условиям достижения величинами ОФП ихкритических значений в помещении с очагом возгорания и в смежных с нимпомещениях, провести анализ полученных аналитических выражений,описывающих динамику задымления помещений, в зависимости от измененияисходных параметров задачи;провести экспериментальные исследования динамики удельноймассовой скорости выгорания в условиях горения твердых горючих материалови неустановившегося процесса выгорания жидкости с учетом работы СДУ,времени ее включения и объемного расхода с целью разработки регрессионныхуравнений для использования в аналитических зависимостях расчета значенийОФП для начальной стадии развития пожара;на базе уточненной интегральной математической модели пожаравыполнить теоретические исследования по изучению влияния работы СДУ надинамику ОФП с учетом объемного расхода и времени включенияпротиводымной вытяжной вентиляции в условиях горения твердых горючихматериалов и неустановившегося процесса выгорания жидкости;рассмотреть примеры расчета и анализа динамики ОФП в МЦ сиспользованием полевой модели пожара с целью выявления закономерностейразвития пожара, которые существенно влияют на обеспечение безопасной5эвакуации людей.Научная новизна работы заключается в следующем:1.Разработана уточненная зонная модель расчета величин ОФП впомещениях с учетом работы СДУ, учитывающая форму конвективнойколонки с помощью зависимости локального угла полураскрытия колонки отвысоты ее поперечного сечения.2.Полученыновыеэкспериментальныеданныепоуглуполураскрытия конвективной колонки, позволяющие более точно, чем всуществующих подходах, определить объемный расход СДУ.3.С помощью аналитических решений системы дифференциальныхуравнений интегральной математической модели получены новыефункциональные зависимости, описывающие процесс задымления помещений,смежных с очагом возгорания, и позволяющие прогнозировать динамику ОФПс получением исходных параметров для оптимизации работы СДУ.4.Получены новые экспериментальные данные по динамикеизменения удельной массовой скорости газификации в условиях горениятвердых горючих материалов и при неустановившемся процессе горенияжидкости с учетом работы СДУ, а также ее объемного расхода и временивключения.5.Опираясь на результаты проведенного экспериментальногоисследования, получены аналитические уравнения регрессии, определяющиезависимость изменения удельной массовой скорости выгорания твердыхматериалов и жидкости с учетом времени включения СДУ и ее объемногорасхода.Обоснованность и достоверность научных результатов.
Приполучении новых функциональных зависимостей применялись уточненныеинтегральные и зонные модели пожаров, широко используемые в работахдругих авторов. Методы теоретического исследования опирались нафундаментальные законы сохранения массы, энергии и импульса. Припланировании эксперимента разработан композиционный план Бокса-Уилсона3-го порядка с дополнением в виде «звездных точек» с целью получениядостоверных регрессионных уравнений, а также сокращения количестваопытов при определении последовательности проведения экспериментальныхисследований.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
