Numerical Fire Simulations & Water Mist Tonino Nava

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1 Numerical Fire Simulations & Water Mist Tonino Nava Parma, 26 giugno 2018

2 INTRODUZIONE Che cos è la Fire Simulation? Riprodurre il comportamento del fuoco utilizzando un modello matematico La Fire Simulation si basa sul CFD (Computational Fluid Dynamics) Primi passi negli anni 60 e 70 nell industria aerospaziale Calcolare le portate nello spazio utilizzando le equazioni dei fluidi reali (eq. di Navier-Stokes) Calcoli intensivi che richiedono computer dalle alte prestazioni Nella Fire Simulation si riescono a calcolare anche i flussi di calore, il trasferimento del fumo e la propagazione del fuoco

3 INTRODUZIONE Come si usa la Fire Simulation? La MARIOFF utilizza il FDS (Fire Dynamics Simulator) Si tratta di strumenti software standard per l industria, sviluppati da NIST, VTT ed altri ricercatori in tutto il mondo Potenza di calcolo enorme (Marioff ha 88-cpu Linux cluster) Il ricorso alla Fire Simulation è una pratica affidabile, impiegata in modo ormai di routine dalle principali società di consulenza antincendio nella definizione dei progetti di prevenzione incendi La combustione e lo spegnimento sono difficoltose, ma ci si prova

4 Spazio Uffici OH1 Verificare una buona corrispondenza tra fire test e simulazione

5 Atrio di grande altezza Confronto tra Lama d acqua WM e protezione WM estesa all intero piano Free burn Lama d acqua WM Intero piano WM 3.25 m

6 Soffitto inclinato Il "fire plume" si distribuisce in modo uniforme su un soffitto inclinato fino a un angolo di high 30 high low v low Si osserva una deviazione verso l alto per inclinazioni comprese tra 25-30

7 Controsoffitto aperto Si può installare un ugello con bulbo termosensibile su un controsoffitto parzialmente aperto? Si può, se il controsoffitto è abbastanza denso (solo il 16% deve essere aperto).

8 Controsoffitto aperto Solitamente non è così, quindi l ugello deve essere attivato da una valvola a rilascio termico (HRV) installata in corrispondenza del solaio

9 Stanza con una parete aperta Dimensioni: 10 m x 10 m x 5 m con una vasca di eptano da 2m 2 al centro Cosa accade se una parete è chiusa solo da un grigliato? O 2 Il grigliato permette una migliore ventilazione e il fuoco non è spento

10 Effetto Ventilazione nel tunnel stradale Spray Head a 80 bar. Effetto longitudinale della ventilazione, misurata a 1,5 m dal pavimento. L effetto longitudinale della ventilazione è proporzionale all altezza della sezione.

11 Effetto estrattori di fumo Sprinkler a 80 bar. Superficie estrazione con lati: S (0.5m), M (0.8 m), L ( 1.0 m) Effetto proporzionale alla grandezza dell estrattore e alla vicinanza dello sprinkler allo stesso.

12 Effetto ventilazione sull attivazione dello sprinkler (con bulbo) La ventilazione determina lo spostamento del fumo. L attivazione dello sprinkler è più veloce in assenza di ventilazione, si attiva prima lo sprinkler più lontano dall incendio.

13 Tunnel cavi Fire Test eseguito su un tunnel 2.5 m x 2.5 m Caso reale di un cliente: tunnel 4 m x 4 m 1) creare un modello che fosse rappresentativo dei risultati ottenuti nel test 2) simulare con il modello cosa accade nel tunnel più grande Il fuoco nel tunnel più grande è stato soppresso come nel tunnel piccolo, ma la dimensione dell incendio è superiore grazie alla migliore ventilazione

14 Sistemi a saturazione Possiamo utilizzare il volume netto di un locale quando si definiscono i limiti di applicazione dei sistemi a saturazione? Non è una domanda semplice, se riusciamo a saturare in modo efficace il volume con il mist, un limite basato sul volume netto è accettabile

15 SIMULAZIONI IN MARIOFF Cosa possiamo ottenere con la FDS Andamenti e linee guida Studiare e analizzare degli andamenti generali senza avere un caso specifico (Numerical Simulation Summaries) Sviluppo di prodotto Ricercare indicazioni sulla fattibilità di nuove applicazioni o prodotti per indirizzare il dipartimento R&D e ottimizzarne le proposte Applicazioni per clienti Valutare se è possibile fare delle estrapolazioni dei risultati dei test a fuoco in scenari e configurazioni differenti

16 SIMULAZIONI DI TERZA PARTE Progettazione antincendio Alcuni Enti di controllo possono richiedere ad una Società di consulenza esterna delle simulazioni per valutare la distribuzione del calore e la propagazione del fumo in un edificio Il sistema HI-FOG ha una straordinaria capacità di raffreddamento; ciò permetterebbe di ridurre i requisiti di resistenza al fuoco delle strutture Impiegando la Fire Simulation già nelle fasi iniziali del design, si possono ridurre considerevolmente i costi dell intero building Marioff fornisce supporto per le simulazioni di terza parte È necessaria una stretta cooperazione per comprendere le proprietà del mist, simulare il comportamento e comprenderne gli effetti

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