مطالعه عددي پديده گسترش آتش‌سوزي از يك منبع آتش به جسم مجاور در تونل

Numerical Investigation of Fire Spread from a Fire Source to a Near Body in a Tunnel

در مطالعه حاضر، انتقال آتش از يك جسم به جسم ديگر در يك تونل و پديده‌هاي فيزيكي حاكم بر آن مورد بررسي قرار مي‌گيرد. روش تحقيق به‌صورت عددي است و از نرم‌افزار متن‌باز شبيه‌ساز ديناميك آتش استفاده مي‌شود. دو جسم از جنس چوب با ابعادي نزديك به ابعاد يك خودرو در تونلي به طول 40 متر با تهويه اجباري به‌صورت طولي قرار داده مي‌شوند و انتقال آتش از جسم اول به جسم دوم بررسي مي‌گردد. جهت انتقال آتش به جسم هدف، معيار دماي اشتعال مورد استفاده قرار خواهد گرفت، به‌گونه‌اي كه آغاز اشتعال مشروط به رسيدن دماي سطح جسم به مقدار خاصي است كه از داده‌هاي آزمايشگاهي استخراج مي‌شود. با اندازه‌گيري زمان آغاز اشتعال جسم دوم، چگونگي تاثير هر پارامتر آشكار مي‌شود، همچنين با ارايه كانتورها و نمودارهاي مختلف، پديده‌هاي دخيل در انتقال آتش به‌صورت كمي و كيفي مورد تحليل قرار مي‌گيرند. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش سرعت تهويه، زمان انتقال آتش ابتدا افزايش و سپس كاهش مي‌يابد كه اين پديده به دليل كاركرد هم‌زمان اثرات خنك‌كنندگي و انحراف پلوم دود است، همچنين در نرخ‌هاي رهايش گرماي كمتر، با افزايش فاصله، زمان اشتعال با نرخ سريع‌تري افزايش مي‌يابد. نتايج نشان مي‌دهد كه اثر كاهش ارتفاع بر كاهش زمان اشتعال در نرخ‌هاي رهايش كمتر به مراتب شديدتر است. همچنين، اثر تغيير شيب تونل در سرعت‌ تهويه بالا به دليل غالب‌شدن سرعت تهويه اجباري و افزايش عدد فرود، چندان محسوس نيست. براي تاييد كارايي مدل عددي به كار گرفته شده، اعتبارسنجي با كارهاي تجربي نيز ارايه مي‌شود.

Fire spread from one body to another in a road tunnel is investigated in this study, with respect to the phenomena and the physical concept. Fire Dynamics Simulator will be used as a CFD tool. Two wood boxes representing cars are modeled in a 40m long tunnel with longitudinal ventilation and fire transmission from one to another is considered. Ignition temperature is assigned to the second box surface as the ignition start condition. Indeed, ignition start of the second box depends on its temperature rise to a certain value that is extracted from experimental data. At each case, ignition time of the second box is captured. Furthermore, fire spread phenomena is considered quantitatively and qualitatively. The results show that increase of ventilation velocity causes first an increment and then a decrease in ignition time, due to both cooling and smoke plume inclination effects. Also, with increasing the distance, ignition time increment rate is faster at low HRRs. In addition, the results show that the tunnel height reduction has stronger effect on ignition time for lower HRRs. Finally, because of forced ventilation dominance in high ventilation velocities, no noticeable influence on ignition time is observed by changing the tunnel slope. To confirm accuracy of the numerical model, validation with experiments will be presented too.