Контрольная работа на тему Прогнозирование опасных факторов пожара (Вариант 9)

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………………….. 3

1 Программные комплексы для
прогнозирования опасных факторов пожара в помещении…………………………………………………………………………………………….. 4

2 Исходные данные………………………………………………………………………. 21

3 Описание обстановки на пожаре
при свободном развитии пожара.. 23

4 Необходимое время эвакуации
из помещения……………………………… 47

Заключение………………………………………………………………………………….. 51

Список использованных
источников……………………………………………… 53

Введение:

Современные научные методы прогнозирования ОФП основываются
на математическом моделировании, т. е. на математических моделях пожара.
Математическая модель пожара описывает в самом общем виде изменение параметров
состояния среды в помещении в течение времени, а также изменение параметров
состояния ограждающих конструкций этого помещения и различных элементов
технологического оборудования [14].

Основные уравнения, из которых состоит математическая модель
пожара, вытекают из фундаментальных законов природы – первого закона
термодинамики, закона сохранения массы и закона сохранения импульса.

Эти уравнения отражают и увязывают всю совокупность
взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов, присущих пожару, таких, как
тепловыделение в результате горения, дымовыделение в пламенной зоне, изменение
оптических свойств газовой среды, выделение и распространение токсичных газов,
газообмен помещения с окружающей средой и со смежными помещениями, теплообмен и
нагревание ограждающих конструкций, снижение концентрации кислорода в
помещении.

Методы прогнозирования ОФП различают в зависимости от вида
математической модели пожара. Математические модели пожара в помещении условно
делятся на три класса (три вида): интегральные, зонные, полевые
(дифференциальные).

Интегральная модель пожара позволяет получить информацию, т.
е. сделать прогноз о средних значениях параметров состояния среды в помещении
для любого момента развития пожара. При этом для того чтобы сопоставлять
(соотносить) средние (т. е. среднеобъемные) параметры среды с их предельными
значениями в рабочей зоне, используются формулы, полученные на основе
экспериментальных исследований пространственного распределения температур,
концентраций продуктов горения, оптической плотности дыма и т. д.

Заключение:

Заключение

Интегральная
математическая модель развития пожара в помещении описывает изменение
параметров состояния газовой среды, ограждающих конструкций и оборудования с
течением времени. Интегральная модель пожара – наиболее простая в
математическом отношении.

Дифференциальные
уравнения математической модели пожара в помещении базируется на
фундаментальных законах физики: законах сохранения массы и энергии. Система
уравнений модели отражает всю совокупность взаимосвязанных и
взаимообусловленных процессов, присущих пожару – тепловыделение в результате
горения, дымовыделение и изменение оптических свойств газовой среды, выделение
и распространение токсичных продуктов горения с окружающей средой и со смежными
помещениями, теплообмен и нагревание ограждающих конструкций. В основе этой
модели лежит интегральный метод термодинамического   анализа  
развития   пожара   в  
помещении,   разработанный
профессором Ю.А. Кошмаровым, и позволяющий определить среднеобъемные параметры
процессов, протекающих при пожаре в помещении: температура, давление, плотность
газовой среды для любого момента времени.

При использовании интегральной модели пожара получить
аналитическое решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений в общем
случае невозможно. Реализация выбранного метода прогнозирования возможна только
путем ее численного решения при помощи компьютерного моделирования.

Интегральная модель пожара позволяет получить информацию
(т.е. позволяет сделать прогноз) о среднеобъемных значениях параметров
состояния среды в помещении для любого момента развития пожара. При этом для
того, чтобы сопоставлять (соотносить) средние (т.е. среднеобъемные) параметры
среды с их предельными значениями в рабочей зоне, используются формулы,
полученные на основе экспериментальных исследований пространственного
распределения температур, концентраций продуктов горения, оптической плотности
дыма и т.д.

В теоретической части работы проведен анализ существующих
программных комплексов для прогнозирования опасных факторов пожара в помещении.

В практической части на основании исходных данных приведено
описание обстановки на пожаре при свободном развитии пожара в различные моменты
времени. При включении механической вытяжки и при подаче в помещение инертного
газа, по сравнению со свободным развитием пожара, критическая продолжительность
пожара увеличивается и ситуация становится благоприятнее.

Рассчитано необходимое время эвакуации из помещения по
данным математического моделирования и по Приказу МЧС России от 30.06.2009 №382,
на основании аналитических зависимостей.

Фрагмент текста работы:

1 Программные комплексы
для прогнозирования опасных факторов пожара в помещении

В настоящее время для решения практических задач чаще всего
используются различные вычислительные модели, реализованные в виде программ для
компьютеров.

Математической моделью является упрощенное отображение
закономерностей реальных объектов и явлений в форме математических зависимостей.
Математические модели классифицируются как аналитические и имитационные. В
рамках аналитических моделей исследуемый объект и его свойства описывают
отношениями-функциями в явной или неявной форме (дифференциальными или
интегральными уравнениями, операторами) таким образом, что становится возможным
непосредственно с помощью соответствующего математического аппарата сделать
необходимые выводы об изучаемом объекте и его свойствах.

Одной из первых и простейших аналитических моделей пожара
была модель отражающая зависимость температуры «стандартного» пожара от времени
и использующаяся при испытании строительных конструкций на огнестойкость [9].

В отличие от аналитических, имитационные модели представляют
собой совокупность программ для ЭВМ, с помощью которых воспроизводятся
алгоритмы и процедуры, описывающие свойства и динамику интересующего процесса.
Многократные вычислительные эксперименты, результаты которых обрабатываются с
помощью методов математической статистики, позволяют изучить и проанализировать
интересующий объект исследования.

Имитационные модели обычно применяют в тех случаях, когда не
удается построить достаточно простых и удобных для исследования аналитических
моделей изучаемого объекта. Нередко приходится использовать сочетание
относительно простых аналитических и более сложных имитационных моделей.