Моделирование траектории струи огнетушащего средства из пожарного лафетного ствола при возмущающих воздействиях
Аннотация
В статье представлена методика моделирования траектории струи из лафетного ствола в условиях движения окружающих воздушных масс при различных значениях параметров, как управляющих, так и возмущающих воздействий. Рассмотрены основные аспекты построения модели траектории струи с использованием методов вычислительной гидродинамики и ее верификации на основе результатов натурных испытаний. Представлена методика, схема и результаты натурного эксперимента по определению влияния бокового ветра на смещение контактного пятна струи из пожарного лафетного ствола, а также результаты расчета ее траектории на основе k-ε модели турбулентности и модели переноса объемной доли жидкости.
Ключевые слова: траектория струи, пожарные роботы, лафетные стволы, вычислительная гидродинамика, CFD, математическое моделирование, натурные испытания.
Содержание не найдено
Список литературы
1. Pozharkova I. Construction metal structures simulation cooling by fire robots //AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC, 2021. Т. 2402. № 1. С. 050021.
2. Немчинов С. Г., Харевский В. А., Горбань Ю. И., Цариченко С. Г. Противопожарная защита машинных залов атомных электростанций с использованием многофункциональных робототехнических комплексов // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 2. С. 20-26.
3. Здор Г. Н., Потеха А. В. Уточнение зависимостей для построения огибающих кривых компактной и раздробленной гидравлических струй лафетных стволов пожарных роботов //Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. 2015. № 2(204). С. 68-77
4. Горбань Ю.И., Синельникова Е.А. Пожарные роботы и ствольная пожарная техника в пожарной автоматике и пожарной охране. II. Баллистика струй // Пожаровзрывобезопасность. 2014. Т. 23. № 5. С. 62-66.
5. Angioletti M., Nino E., Ruocco G. CFD turbulent modelling of jet impingement and its validation by particle image velocimetry and mass transfer measurements //International Journal of Thermal Sciences. 2005. Т. 44. №. 4. С. 349-356.
6. Barbero R. et al. Investigation of the near-range dispersion of particles unexpectedly released from a nuclear power plant using CFD //Environmental Fluid Mechanics. 2015. Vol. 15. №. 1. pp. 67-83.
7. Guigay G., Eliásson J., Karlsson B., Horvat A., Sinai Y. A different approach to vent flow calculations in fire compartments using the critical flow condition //Journal of fire sciences. 2010. Vol. 28. №. 5. pp. 409-439.
8. ГОСТ Р 50.1.028-2001. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования. Издательство стандартов, Москва, 2003, 49 с.
9. Сипатов А. М. и др. Моделирование процесса распыла с использованием адаптивных сеточных моделей //Вычислительная механика сплошных сред. 2015. Т.8. №.1. С. 93-101.
10. Горбань Ю. И., Горбань М. Ю. Лафетные стволы. С
Верификация построенной модели производится на основе сравнительного анализа результатов моделирования и натурных испытаний для одних и тех же сценариев, на основании чего осуществляется окончательный выбор CFD-модели, либо принимается решение о необходимости ее коррекции (рис. 2). При этом, критерий верификации определяется исходя задач, которые планируется решать на основе разрабатываемой модели. В частности, для задач, качество решения которых зависит от точности определения положения контактного пятна и его размеров (построение области покрытия и т.д.), приоритетным является совпадение в рамках допустимых отклонений конечных участков смоделированной и экспериментальных траекторий. При этом, точность моделирования таких явлений, как распад струи [9], не важна, что позволяет использовать CFD методы, имеющие относительно невысокие требования к вычислительным ресурсам.
Метод
На базе Инженерного центра пожарной робототехники «ЭФЭР» были проведены предварительные испытания, в ходе которых получены фото-видеоматериалы отклонения струи ветром для последующей разработки