Modelarea antrenarii flacarilor

MODELAREA ANTRENARII FLACARILOR

In timp ce gazele fierbinti se ridica din flacara, aerul rece din imprejurimi este antrenat in flacara. Amestecul dintre gazul combustibil si aer ajunge la tavanul unui compartiment de foc si formeaza straturi de gaze fierbinti. Modelul care simuleaza antrenarea aerului ambient in flacara defineste cat de repede interfata termica va cobora si ce caracteristici va avea stratul superior (temperatira si componenta chimica). Codul LESSFIREfoloseste cateva potriviri empirice cu privire la antrenarea masei catre inaltimea interfetei, si rata eliberarii de caldura din foc. Desi unele detalii ale acestor potriviri difera, toate prezinta rezultate comparabile. Pentru flacari neobstructionate, aceste potriviri dau rezultate apropiate. Oricum, daca flacara interactioneaza cu obstacole sau cu alte fluxuri, ar putea sa nu mai mearga bine. Daca flacara este obstructionata, de exemplu de treple la scara, amestecul dintre flacara si aer ambiant devine foarte puternic; in acest caz, sunt necesare experimente speciale pentru furnizarea de rezultate mai relevante pentru modelele zonale. Alt exemplu este amestecul turbulent dintre fluxurile opuse in curentii de ventilatie . este modelata intr-un model zonal intr-un mod similar flacarilor, subestimarea puterii amestecurilor straturilor superior si inferior.

Un exemplu in care aceste formule nu sunt valide este experimentul Steckler et al. (1982) pentru un singur compartiment conectat cu atmosfera abianta printr-o fereastra si o usa. Arzatorul era pozitionat in mai multe locuri (in centru camerei, langa pereti, in colturi, etc.) ori langa podea sau la un nivel mai inalt. Cateva constant de eliberare de caldura au fost extrase. Latimea usii a variat intre 0.24m si 0.99m. Comparatii detaliate ale calculelor cu masuratori pot fi gasite in Shigunov (2004b) ; unele din rezultate sunt aratate in figura3 si 4 (functiile parametrilor latimii usii si respectiv caldurii eliberate din foc).

Fig 3

Fig 4

Figurile arata rata de intrare de masa de aer pe la usa in m.s la inaltime neutra , inaltime nedimensionata de inaltimea usii, interfata termica in m si temperatura medie a stratului superior in ^oC. Liniile si semnele solide (cea din urma ci linii nesigure) corspund calculelor si respectiv experimentelor. Apar diferente mari intre calcule si masuratori datorit fluxului de aer format de usa asupra fracarii. Aerul intrat deviaza flacara de la directia verticala si creste antrenarea masei (cu un factor de la 2 la 3.5 dupa tabel). De altfel un studiu special este necesar pentru modelarea acestui fenomen, o simpla corectie a fost folosita aici, care a imbunatatit considerabil comparatia. Inaltimea efectiva a flacarii utilizata in formula empirica pentru a reflecta caracterul non-vertical al flacarii. Devierea a fost considerata proportional cu masa de aer intrata pe la usa. Rezultatul calculat cu aceasta corectie sunt aratate cu linie punctata in aceleas figuri.