Details

Title: Сопряженный теплообмен на поверхности твёрдого горючего материала при установившемся горении и распространении пламени: выпускная квалификационная работа магистра: направление 03.04.01 «Прикладные математика и физика» ; образовательная программа 03.04.01_04 «Экспериментальная и вычислительная теплофизика»
Creators: Омельченко Ольга Борисовна
Scientific adviser: Снегирёв Александр Юрьевич
Organization: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Институт прикладной математики и механики
Imprint: Санкт-Петербург, 2021
Collection: Выпускные квалификационные работы; Общая коллекция
Subjects: Материалы — Горение; Компьютерное моделирование; Полимеры; Пламя; Пиролиз; Картон; полиметилметакрилат; polymethyl methacrylate
UDC: 620.263; 544.23/.25; 678.7; 004.94; 544.452; 66.092-977; 676.2
Document type: Master graduation qualification work
File type: PDF
Language: Russian
Level of education: Master
Speciality code (FGOS): 03.04.01
Speciality group (FGOS): 030000 - Физика и астрономия
Links: Отзыв руководителя; Рецензия; Отчет о проверке на объем и корректность внешних заимствований
DOI: 10.18720/SPBPU/3/2021/vr/vr21-5387
Rights: Доступ по паролю из сети Интернет (чтение, печать, копирование)
Record key: ru\spstu\vkr\15164

Allowed Actions:

Action 'Read' will be available if you login or access site from another network Action 'Download' will be available if you login or access site from another network

Group: Anonymous

Network: Internet

Annotation

Тема выпускной квалификационной работы: «Сопряженный теплообмен на поверхности твёрдого горючего материала при установившемся горении и распространении пламени». Данная работа посвящена разработке методики численного моделирования горения твердых горючих материалов и распространения пламени с учетом тепловой обратной связи между газофазным пламенем и термическим разложением горючего материала. В работе использована вычислительная модель и кода FDS. Задачи, решённые в данной работе: 1. Аналитический обзор опубликованных работ по теме работы. 2. Сопряженный теплообмен на горизонтальной поверхности твёрдого горючего материала при установившемся горении. Анализ чувствительности результатов расчётов к сеточному разрешению. Применение подсеточной модели для расчёта конвективного теплового потока на поверхности, охваченной пламенем. Сравнение с экспериментальными данными для скорости выгорания и теплового потока на поверхности. 3. Сопряженный теплообмен на горизонтальной поверхности твёрдого горючего материала при распространении пламени по поверхности. Отработка методики вычислений, сравнение с экспериментальными данными. 4. Выработка рекомендаций по выполнению вычислений при недостаточном сеточном разрешении. Работа состоит из 6 глав. Во введении обсуждаются стратегии численного моделирования горения при пожаре и формулируются цели и задачи данной работы. В первой главе приведены теоретические материалы и обзор имеющихся публикаций по теплопередачи, установившемуся горению и распространению пламени, а также обзор по численному моделированию пиролиза горючих материалов, турбулентного горения продуктов их газификации, оценки кинетических параметров и моделированию конвективного теплового потока. Во второй главе даётся описание математических моделей, используемых в FDS. В третьей главе содержатся описания экспериментов, использованных для апробации результатов численного моделирования, полученных в данной работе. Четвертая глава содержит описание результатов расчетов, их сравнительный анализ. В заключительной главе сформулированы основные результаты работы. Работа выполняется автором в составе научной группы «Горючесть материалов и моделирование пожара» кафедры «Гидроаэродинамика, горение и теплообмен» Института прикладной математики и механики СПбПУ. Расчёты выполняются с использованием многопроцессорных вычислительных кластеров СКЦ (суперкомпьютерный центр) «Политехнический» СПбПУ.

The theme of the final qualifying work: "Conjugate heat exchange on the surface of a solid combustible material during steady combustion and flame propagation". This work is devoted to the development of a technique for the numerical simulation of the combustion of solid combustible materials and flame propagation, taking into account the thermal feedback between the gas-phase flame and the thermal decomposition of the combustible material. The computational model and the FDS code are used in the work. The tasks solved in this work: 1. Analytical review of published works on the topic of work. 2. Conjugate heat exchange on a horizontal surface of a solid combustible material during steady combustion. Analysis of the sensitivity of the calculation results to the grid resolution. Application of a subgrid model to calculate convective heat flux on a surface engulfed in flames. Comparison with experimental data for the burnup rate and heat flux on the surface. 3. Conjugate heat transfer on a horizontal surface of a solid combustible material when the flame spreads over the surface. Development of calculation methods, comparison with experimental data. 4. Development of recommendations for performing computations with insufficient grid resolution. The work consists of 6 chapters. The introduction discusses strategies for the numerical simulation of combustion in a fire and formulates the goals and objectives of this work. The first chapter contains theoretical materials and a review of available publications on heat transfer, steady-state combustion and flame propagation, as well as a review on the numerical modeling of pyrolysis of combustible materials, turbulent combustion of their gasification products, estimates of kinetic parameters, and modeling of convective heat flux. The second chapter describes the mathematical models used in FDS. The third chapter contains descriptions of experiments used to test the results of numerical simulations obtained in this work. The fourth chapter contains a description of the calculation results, their comparative analysis. In the final chapter, the main results of the work are formulated. The work is carried out by the author as part of the scientific group "Combustibility of Materials and Fire Modeling" of the Department of "Hydroaerodynamics, Combustion and Heat Transfer" of the Institute of Applied Mathematics and Mechanics of SPbPU. The calculations are performed using multiprocessor computing clusters SKTs (supercomputer center) "Polytechnic" of SPbPU.

Document access rights

Network User group Action
ILC SPbPU Local Network All Read Print Download
External organizations N2 All Read
External organizations N1 All
Internet Authorized users SPbPU Read Print Download
Internet Authorized users (not from SPbPU, N2) Read
Internet Authorized users (not from SPbPU, N1)
-> Internet Anonymous

Usage statistics

stat Access count: 1
Last 30 days: 0
Detailed usage statistics