Учебное пособие содержит разделы учебных дисциплин «Исследовательские проекты в области механики сплошных сред», «Физика горения и взрыва» и «Теория горения» бакалаврских и магистерских программ Высшей школы прикладной математики и вычислительной физики Института прикладной математики и вычислительной физики СПбПУ. Цель данного издания – помощь в практическом освоении расчетного кода Fire Dynamics Simulator (FDS), получившего широкое распространение в инженерной практике и предназначенного для прогнозирования развития пожаров в помещениях и в открытом пространстве. Обучение предусматривает выполнение трех расчетных заданий и проектной работы. Описание практических заданий сопровождается кратким изложением теоретических основ соответствующей области теплофизики пожара: нестационарной теплопроводности в твердом теле, диффузионного горения в условиях турбулентной естественной конвекции в неограниченном пространстве и в помещении с проемом. Читатель знакомится с режимами пожара в помещении и осваивает приближенные аналитические методы расчета газообмена через проемы и температуры продуктов сгорания. Дано определение опасных факторов пожара, указаны их предельные значения и рассмотрена концепция проектного пожара. Приведен пример проектного пожара и расчета времени блокирования путей эвакуации. Пособие содержит значительное количество справочных данных. Предназначено для студентов, аспирантов, инженеров и научных работников, профессиональная деятельность которых связана с задачами пожарной безопасности.

This textbook contains chapters of academic disciplines “Research Projects in Continuum Mechanics”, “Physics of Combustion and Explosion” and “Combustion Theory” included in bachelor's and master's teaching programs at the Higher School of Applied Mathematics and Computational Physics of the Institute of Applied Mathematics and Computational Physics, SPbPU. The manual aims to assist in acquiring practical skills of using Fire Dynamics Simulator, a widely used model and computer code designed to predict the indoor and outdoor fire development. The manual describes three simulation tasks and one project work. Each simulation task is preceded by the short theoretical summary of the thermophysical background for the corresponding fire-related phenomena: transient heat conduction in solids, buoyancy-driven turbulent diffusion combustion in an unconfined space and steady burning in the enclosure with the openings. A reader gets acquainted with the enclosure fire regimes and learns how to use the approximate numerical methods to calculate the gas transfer through an opening and the temperature of outgoing combustion products. The definitions of factors quantifying the fire hazard are provided, and corresponding critical values are highlighted. The design fire concept is presented and discussed. The working example of the design fire is demonstrated, and the simulation of the time available for occupants to escape is performed. The manual contains significant amount of the relevant reference data. For students, graduate students, engineers and researchers, whose professional activities are related to fire safety engineering.

• СОДЕРЖАНИЕ
• СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ОСНОВЫ РАБОТЫ С FDS
• 1.1. Краткое описание модели и расчетного кода
• 1.2. Перед началом работы
• 1.2.1. Необходимое программное обеспечение
• 1.2.2. Установка FDS на компьютер
• 1.2.3. Системные и аппаратные требования
• 1.2.4. Параллельные многопроцессорные вычисления
• 1.2.5. Дополнительные программы
• 1.2.6. Устранение проблем и поддержка пользователей
• 1.2.7. Вспомогательные материалы
• 1.3. Практическая работа с FDS
• 1.3.1. Группы параметров FDS
• 1.3.2. Пример fds-файла
• 1.3.3. Запуск расчета в однопроцессорном режиме
• 1.3.4. Визуализация результатов расчетов в Smokeview
• 1.3.5. Запуск расчета в многопроцессорном режиме
• 1.3.6. Завершение и продолжение расчета
• 2. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ В ПЛОСКОМ СЛОЕ
• 2.1. Постановка задачи
• 2.2. Аналитическое решение
• 2.2.1. Термически толстый слой
• 2.2.2. Термически тонкий слой
• 2.3. Нагрев пластины при заданном тепловом потоке на поверхности.Тепловая теория воспламенения
• 2.4. Применение FDS
• 2.5 . Порядок выполнения задания
• 2.6 . Пример расчета
• 3. ТУРБУЛЕНТНОЕ ПЛАМЯ В НЕОГРАНИЧЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
• 3.1. Постановка задачи
• 3.2. Турбулентное диффузионное пламя
• 3.3. Применение FDS
• 3.3.1. Эмиссия, перенос и поглощение теплового излучения
• 3.3.2. Расчетная область и расчетная сетка
• 3.3.3. Подготовка fds-файла
• 3.4. Порядок выполнения задания
• 3.5. Пример расчета
• 4. ТУРБУЛЕНТНОЕ ПЛАМЯ В ПОМЕЩЕНИИ С ПРОЕМОМ
• 4.1. Постановка задачи
• 4.2. Теоретический анализ
• 4.2.1. Газообмен через проем
• 4.2.2. Температура горячего слоя
• 4.3. Применение FDS
• 4.3.1. Расчетная область и расчетная сетка
• 4.3.2. Подготовка fds-файла
• 4.4. Порядок выполнения задания
• 4.5. Пример расчета
• 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЖАРА В ПОМЕЩЕНИИ
• 5.1. Опасные факторы пожара
• 5.2. Проектный пожар
• 5.2.1. Мощность тепловыделения
• 5.2.2. Образование сажи и угарного газа
• 5.2.3. Дальность видимости
• 5.3. Применение FDS
• 5.4. Порядок выполнения задания
• 5.5. Проектный пожар в помещениях вычислительного центра
• 5.5.1. Описание сценариев пожара
• 5.5.2. Результаты расчетов
• БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
• ПРИЛОЖЕНИЯ
• П1.1. Модель газовой фазы
• П1.1.1. Моделирование турбулентного течения
• П1.1.2. Уравнение переноса энтальпии
• П1.1.3. Поле скорости и давления
• П1.1.4. Модель турбулентного горения
• П1.1.5. Моделирование теплового излучения
• П1.2. Модель твердой фазы
• П1.2.1. Теплопередача в слое твердого материала
• П1.2.2. Моделирование пожарной нагрузки
• П2. ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ