Диссертация (1172926), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Также низкие значения94светопропускания наблюдаются при средней массе образца близкой к 1 г(рисунки 3.9–3.11)абвРисунок 3.9 Поверхность отклика системы для напольных ковровых покрытий(полиамид) при фиксированном значении величины плотности теплового потока:а – 15 кВт/м2; б – 25 кВт/м2; в – 35 кВт/м2абвРисунок 3.10 Поверхность отклика системы для напольных ковровых покрытий(полиамид) при фиксированном значении поверхностной плотности образца:а – 2680 г/м2; б – 2230 г/м2; в – 1780 г/м2абвРисунок 3.11 Поверхность отклика системы для напольных ковровых покрытий(полиамид) при фиксированном значении высоты ворса образца:а – 5 мм; б – 8 мм; в – 10 ммДля напольных ковровых покрытий на основе полиамида значенияминимального светопропускания достигаются при тепловом воздействии близкомк 25 кВт/м2 и образуют углубление в поверхности отклика при фиксации фактораповерхностной плотности образца или высоты ворса изделия (рисунки 3.12–3.14).95абвРисунок 3.12 Поверхность отклика системы для напольных ковровых покрытий наоснове полипропилена при фиксированном значении величины плотности теплового потока:а – 15 кВт/м2; б – 25 кВт/м2; в – 35 кВт/м2абвРисунок 3.13 Поверхность отклика системы для напольных ковровых покрытий наоснове полипропилена при фиксированном значении поверхностной плотности образца:а – 2680 г/м2; б – 2230 г/м2; в – 1780 г/м2абвРисунок 3.14 Поверхность отклика системы для напольных ковровых покрытийна основе полипропилена при фиксированном значении высоты ворса образца:а – 5 мм; б – 8 мм; в – 10 ммНапольные ковровые покрытия, имеющие в основе материала ворсаполипропиленовые волокна, имеют самые низкие значения светопропускания(167,94 мА).

Точки экстремальных значений образуемой поверхности системырасположились в окрестности значений x1 ∈ [25, 29] кВт/м2 (рисунки 3.15–3.17).96абвРисунок 3.15 Поверхность отклика системы для ковровых покрытий на основешерстяной пряжи при фиксированном значении величины плотности теплового потока:а – 15 кВт/м2; б – 25 кВт/м2; в – 35 кВт/м2абвРисунок 3.16 Поверхность отклика системы для ковровых покрытий на основе шерстянойпряжи при фиксированном значении поверхностной плотности образца:а – 2680 г/м2; б – 2230 г/м2; в – 1780 г/м2абвРисунок 3.17 Поверхность отклика системы для ковровых покрытий на основешерстяной пряжи при фиксированном значении высоты ворса образца:а – 5 мм; б – 8 мм; в – 10 ммГеометрическиеобразыповерхностимоделей,какиожидалось,представляют собой чаще всего гиперболический параболоид второго порядка.Полиномиальная модель в матричной форме имеет вид:[]=[X][D][XT][Y](3.1)Улучшенный вид математической модели дымообразования при различныхплотностях теплового потока для всех исследованных материалов с учетомнезначимых эффектов взаимодействия имеет вид полинома второй степени:97– для напольных покрытий ПВХ гомогенного и гетерогенного типов(рисунок 3.18):(3.2)y  f ( X 1 , X 2 , X 3 )  305,78  67,44 x1  6,39 x2  27,58x1 x2  7,83x1 x3  49,5x22  7,33x32̂1аРисунок 3.18 – Напольныепокрытия на основе ПВХ.Однофакторное сечениесветопропускания (мА) от фактороввлияния: а – от теплового потока,кВт/м2; б – от средней массыобразца, г; в – от поверхностнойплотности образца, г/м22б̂в3– для напольных ковровых покрытий с ворсом на основе полиамида(рисунок 3.19):y  f ( X 1 , X 2 , X 3 )  213,11  38, 28 x1  24, 28 x2 (3.3)1, 06 x3  7, 08 x2 x3  3, 58 x1 x3  48, 5 x12  24, 5 x22  1, 5 x32̂̂1баРисунок 3.19 – Ковровые покрытия (полипропилен).

Однофакторноесечение светопропускания (мА) от факторов влияния: а – от тепловогопотока, кВт/м2; б – от поверхностной плотности образца, г/м2298̂Рисунок 3.19 – Окончание:в – от высоты ворса, мм3в– для напольных ковровых покрытий с ворсом на основе полипропилена(рисунок 3.20):y  f ( X 1 , X 2 , X 3 )  241,56  19,94 x1  2, 28 x2 (3.4) 12 x3  9,5 x1 x2  2, 25 x2 x3  12, 67 x1 x3  28,83x12  19,83 x22  40,33 x32̂̂а1б2̂Рисунок 3.20 Ковровые покрытия(полиамид). Однофакторное сечениесветопропускания (мА) от фактороввлияния: а – от теплового потока,кВт/м2; б – от поверхностнойплотности образца, г/м2; в – от высотыворса, ммв3– для напольных ковровых покрытий с ворсом на основе шерстяной пряжи(рисунок 3.21):y  f ( X 1 , X 2 , X 3 )  305,44  59,89 x1  10,44 x 2  16,22 x3  3,17 x1 x 2  57,5x 2 x  7,67 x12  43,33x 22  4 x32(3.5)99̂а1б2в3Рисунок 3.21 Ковровые покрытия(шерсть). Однофакторное сечениесветопропускания (мА) от фактороввлияния: а – от теплового потока,кВт/м2; б – от поверхностнойплотности образца, г/м2;в – от высоты ворса, ммТаблица 3.9 – Глобальные экстремумы модели дымообразования при стандартных испытанияхнапольных покрытийТочка экстремумаMinimumMaximumMinimumMaximumMinimumMaximumMinimumMaximumX1X22X3YПокрытия на основе ПВХ1г35 кВт/м1955 г/м215 кВт/м20,8 г3700 г/м2Напольные ковровые покрытия (ворс – полиамид)29 кВт/м22500 г/м210 мм215 кВт/м1780 г/м210 ммНапольные ковровые покрытия (ворс – полипропилен)27 кВт/м21780 г/м25 мм15 кВт/м22365 г/м28,6 ммНапольные ковровые покрытия (ворс – шерсть)35 кВт1780 г/м29 мм15кВт2680 г/м25 мм231,93 мА458,31 мА195,58 мА366,76 мА167,94 мА293,11 мА233,76 мА519,07 мАПолученные точки минимумов функции поверхности отклика каждойисследованной системы являют собой наиболее благоприятные условия длядостиженияминимальногосветопропускания.Такимобразом,величинаплотности теплового потока при испытаниях для каждого материала напольногопокрытия должна варьироваться в области экстремальных значений поверхности(таблица 3.9) согласно значениям, занесенным в таблицу 3.10.100Таблица 3.10 Предсказанные значения при доверительной вероятности P=1-α=0,95МатериалТепловойпоток,кВт/м2Поверхностнаяплотность, г/м2Средняямассаобразца,г/Высотаворса, ммПВХ3532001,6242,14383525000,9/8251,95683518001,2/5250,67583517001,4/10252487Напольныековровыепокрытия(ворс –полиамид)Напольныековровыепокрытия(ворс –полипропилен)Напольныековровыепокрытия(ворс – шерсть)МинимальноеКоэффицентсветопропускание, дымообразованиямАм2/кгТрехфакторные полиномиальные модели (3.2–3.5) описывают исследуемыйпроцессдымообразованиядлявыбранныхгруппматериаловимогутпрогнозировать его при заданных условиях эксперимента.

Так, при следующиххарактеристиках материалов и величине теплового воздействия мы можемнаблюдать следующие предсказанные значения минимального светопропусканияи коэффициента дымообразования.Модель поверхности в виде многомерного гиперполоида изначальнопозволяет уменьшить погрешность адекватности при описании изогнутыхповерхностей функции отклика системы [47].Программасодержиталгоритмрасчетанекоторыхстатистическихкритериев согласия и проверки статистической значимости (критерий tСтьюдента, критерий F –Фишера), а также учет абсолютной погрешности или«невязки» ∆= э − ̂ , но для утверждения расчетно-аналитического методанеобходимо более детально исследовать погрешности полученной модели ирасхождение расчетных и экспериментальных величин.Также выборки расчетных и экспериментальных величин были проверенына закон распределения вероятностей Гаусса при помощи критерия согласия  2 .101Плотности вероятностей для эксперимента и модели имеют удовлетворительнуюкорреляцию во всех случаях.Результаты погрешностей измерений были рассчитаны исходя из расчетасреднего квадратичного отклонения σ для нормального распределения случайныхвеличин по правилу 3σ (таблицы 3.11–3.13).Таблица 3.11 – Погрешность предсказанных значенийМатериал покрытияПогрешность моделиПВХ 0.997  90,58 мАКовровые покрытия ПА 0.997  91,98 мАКовровые покрытия ПП 0.997  122 мАКовровые покрытия Ш 0.997  48,17 мАТаблица 3.12 – Относительная погрешность предсказанных значенийКоэффицентКоэффицентдымообразования м2/кгдымообразования м2/кг(расчетные значения)(эксперимент)438457568573758742487501211,1623,455,781,8419 %5%16%14 %Таблица 3.13 – Значения коэффициента дымообразования, полученные в результате расчетаи экспериментаТребования ФедеральногоКоэффицентКоэффицентзакона № 123 по группедымообразования м2/кгдымообразования м2/кгдымообразующей(расчетные значения)(эксперимент)способности438457Д2 (˃ 50)568573Д3 (˃ 500)758742Д3 (˃ 500)487501Д3 (˃ 500)Таким образом, абсолютная погрешность находится в пределах48,17–91,98 мА, максимальная относительная погрешность составила 19 %.1023.4 Расчет температурного режима и критических величинпадающего теплового потока в динамике развития пожара в помещенииПолевая модель расчета тепломассопереноса при пожаре в здании,применяемаявпрограммномпродуктеFDS(FireDinamicSimulator),основывается на численном решении системы дифференциальных уравненийНавье – Стокса для мгновенных значений параметров потока газа в каждой ячейкевычислительной сетки.

Подобная система представляет собой уравнения,описанные в частных производных и являющиеся выражением фундаментальныхзаконов физики – сохранения массы, импульса и энергии.Процесс распространения газовой (дымовой) среды представленследующими уравнениями, подробно описанными в [1, 4, 7, 65-66]:– уравнение неразрывности газовой среды;– уравнение движения;– уравнение энергии;– уравнение закона сохранения оптической плотности дыма;– закон сохранения массы горючего материала;– уравнение состояния смеси идеальных газов;– уравнения теплофизических параметров смеси.Помимо основных уравнений, полевая модель содержит дополнительныесоотношения для расчета турбулентного тепломассообмена, моделированиерадиационного теплообмена, расчета процесса газификации пожарной нагрузки, ивыбор модели горения (диффузионно-вихревая, модель ламинарных элементовпламени).

Характеристики

Список файлов диссертации