OPUS 19

Akronim: OPUS 19

Program: konkurs OPUS 19 Narodowe Centrum Nauki

Numer umowy: UMO-2020/37/B/ST8/03839

Okres realizacji: 17.02.2021 r. – 16.11.2023 r.

Całkowita wartość projektu: PLN 601 920

Wartość dofinansowania ITB: PLN 601 920

Osoba odpowiedzialna za realizację projektu po stronie ITB: dr hab. inż. Wojciech Węgrzyński, prof. instytutu

Projekt samodzielny ITB

Głównym celem projektu jest określenie wpływu wiatru na przebieg pożarów w budynkach poprzez obiektywną, wieloparametryczną, jakościową i ilościową ocenę zagrożenia pożarowego z wykorzystaniem modelowania numerycznego.

W ramach projektu zaplanowano następujące działania:

1. Opracowanie reprezentatywnych scenariuszy pożarowych i wiatrowych
2. Przygotowanie i walidację modeli numerycznych oraz analizy wrażliwości
3. Sprzężone analizy numeryczne oddziaływania wiatru i ognia
4. Ocenę ryzyka w odniesieniu do bezpieczeństwa użytkowników, majątku i środowiska

Do osiągnięcia głównego celu projektu wykorzystane zostaną metody projektowania eksperymentów (DoE), aby wybrać reprezentatywne scenariusze rozwoju wiatru i pożarów, odnosząc je do historycznych danych pomiarów wiatru i modelowania drzew zdarzeń / konsekwencji dla pożarów.

Towarzyszyć im będzie komputerowe modelowanie procesu ewakuacji mieszkańców w celu określenia liczby osób zagrożonych. Dla scenariuszy zidentyfikowanych w pierwszym kroku wykonane będą przejściowe obliczenia Computational Fluid Dynamics (CFD) z wykorzystaniem ANSYS Fluent. Obliczenia CFD będą obejmowały przejściowy rozwój pożarów i oddziaływanie wiatru na budynek położony w krajobrazie podmiejskim. Model CFD zostanie poddany walidacji z wykorzystaniem eksperymentów w tunelu aerodynamicznym na pomniejszonym modelu środowiska miejskiego. Wynikiem symulacji CFD będą m.in.: pola temperatur, masowa gęstość dymu oraz stężenia toksycznych zanieczyszczeń.

Wyniki zostaną wykorzystane do obliczenia czasu dostępnego do ewakuacji i ułamkowych dawek skutecznych (FED), które zostaną następnie wykorzystane do sporządzenia krzywej FN wpływu wiatru na pożary. Istotnym wyzwaniem w projekcie jest określenie scenariuszy. W przypadku wiatru będziemy odnosić się do historycznych pomiarów przeprowadzonych w pewnym okresie, w określonym z góry położeniu geograficznym. Te dane statystyczne dostarczą informacji o średniej prędkości wiatru i rozkładzie kierunków, które zostaną następnie zmienione na trójwymiarowy, przejściowy profil wiatru za pomocą oprogramowania do przetwarzania końcowego. Scenariusze pożarów zostaną określone metodologią Bow-Tie, dostarczając nie tylko podstawowych deskryptorów pożaru (szybkość wydzielania się ciepła, wydzielanie sadzy, powierzchnia), ale także informacji na temat częstości ich występowania.

Pozwoli to zmierzyć ryzyko pożarów, a nie tylko ich konsekwencje. Podejście oparte na ryzyku umożliwi określenie, jaką prędkość wiatru można uznać za istotną dla bezpieczeństwa budynków. Może również pomóc w projektowaniu przyszłych eksperymentów pożarowych na dużą skalę. Projekt powinien również zakończyć się kompletną ramą zorientowaną na ryzyko dla modelowania sprzężonego z wiatrem i ogniem.