Математическое моделирование подавления волны горения при различных внешних воздействиях

Июль 22, 2022

Главная
Физика
Математическое моделирование подавления волны горения при различных внешних воздействиях

Содержание

2. АКТУАЛЬНОСТЬ Повреждение и гибель лесов Изменение структуры почвы Загрязнение атмосферы продуктами горения Задымление территории Огромный материальный
3. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ Цель - математическое моделирование и теоретическое исследование процесса тушения лесного пожара с учетом
4. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение Глава 1. Обзор работ в области исследования динамики и тушения лесного пожара Глава
5. ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ Физико-математическое моделирование и влияние структуры лесной растительности на динамику тушения лесного пожара
6. ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ И ТУШЕНИЯ ЛЕСНОГО ПОЖАРА
7. Современные исследования свойств и структуры лесной растительности и их влияния на процесс горения ГЛАВА 1. ОБЗОР
8. Современные подходы к решению задачи об определении скорости распространения волны горения ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ В
9. ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
10. ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
11. ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
12. Критерии выбора точки для подачи воды ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ
13. Tcr=400 К, wint=0,527 кг/(м·с). Плотность слоя ЛГМ везде равна 2 кг/м3 Глава 2. Влияние характеристик лесной
14. Tcr=700 К, wint=0,248 кг/(м·с) Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на динамику
15. Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на динамику распространения и тушения пожара
16. Без тушения Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на динамику распространения и
17. Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на динамику распространения и тушения пожара
18. Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на динамику распространения и тушения пожара
19. Зависимость критической интенсивности подачи воды (wint) от плотности нижнего слоя при критической температуре Tcr =800 К
20. Естественная преграда: источник, увеличивающий влажность лесных горючих материалов (ЛГМ) в прилегающей к нему области Искусственная преграда:
21. ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность тушения лесного пожара Равномерное распределение
22. ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность тушения лесного пожара Равномерное распределение
23. ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность тушения лесного пожара Неравномерное распределение
24. ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность тушения лесного пожара Неравномерное распределение
25. ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность тушения лесного пожара Неравномерное распределение
26. ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов (4.1)
27. ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов Предполагается,
28. ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов (4.4)
29. ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов (4.9)
30. ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов Введем
31. ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов Скорость
32. ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов (4.11)
33. ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов Зависимость
34. Спасибо за внимание
35. Справка
36. ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
37. Математическая модель лесного пожара Уравнение сохранения концентраций компонентов газовой фазы массовые скорости образования компонентов газовой фазы
38. Математическая модель лесного пожара уравнение сохранения объемных долей компонентов твердой фазы массовая скорость реакции пиролиза сухого
41. Скачать презентацию

Слайд 2

АКТУАЛЬНОСТЬ
Повреждение и гибель лесов
Изменение структуры почвы
Загрязнение атмосферы продуктами горения
Задымление территории
Огромный материальный

ущерб

Динамика лесных пожаров Российской Федерации за 1992–2014 гг.

Слайд 3

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
Цель - математическое моделирование и теоретическое исследование процесса тушения

лесного пожара с учетом структуры растительности и решении задачи о подавлении стационарной волны горения
Задачи:
Применить аппарат механики реагирующих сред для моделирования процессов распространения и подавления волны горения с учетом структуры растительности при помощи заданного нестационарного потока воды, естественной и искусственной преграды
Выявить закономерности подавления волны горения в неоднородном слое лесных горючих материалов, а также при наличии естественной и искусственной преграды
Найти аналитическое решение задачи о распространении волны горения на основе решения задачи теплового баланса, на основе которого получить численное решение задачи о подавлении стационарной волны горения в однородном слое растительности
Осуществить сравнительный анализ полученных результатов с известными данными по скорости распространения лесного пожара и критическому количеству воды, необходимой для тушения лесного пожара
Разработать программную реализацию данных алгоритмов

Слайд 4

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение
Глава 1.
Обзор работ в области исследования динамики и

тушения лесного пожара
Глава 2.
Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на динамику распространения и тушения пожара
Глава 3.
Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность тушения лесного пожара
Глава 4.
Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в слое лесных горючих материалов
Заключение
Список литературы

Слайд 5

ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
Физико-математическое моделирование и влияние структуры лесной растительности на

динамику тушения лесного пожара при помощи стационарного источника подачи воды.
Физико-математическое моделирование совместного действия искусственной и естественной преграды при тушении лесного пожара.
Аналитическое решение задачи об определении скорости волны горения от коэффициентов диффузии, рассеяния тепловой энергии, скорости реакции горения, отношения выделения тепловой энергии к энергии, необходимой для нагрева до температуры воспламенения.
Численная зависимость скорости распространения волны горения от интенсивности оттока тепла в результате её подавления, полученная на основе аналитического решения задачи о распространении волны горения.

Слайд 6

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ И ТУШЕНИЯ ЛЕСНОГО

ПОЖАРА

Слайд 7

Современные исследования свойств и структуры лесной растительности и их влияния на

процесс горения

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ И ТУШЕНИЯ ЛЕСНОГО ПОЖАРА

Слайд 8

Современные подходы к решению задачи об определении скорости
распространения волны горения
ГЛАВА

1. ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ И ТУШЕНИЯ ЛЕСНОГО ПОЖАРА

Слайд 9

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА

ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА

Физическая постановка задачи:

Слайд 10

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА

ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА

где V – контрольный объем (ячейка), Г – граница контрольного объема

Слайд 11

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА

ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА

массовые скорости образования компонентов газовой фазы

Уравнение состояния газовой фазы и
алгебраические соотношения

Слайд 12

Критерии выбора точки для подачи воды
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА

- минимальное значение температуры среды, куда допускается подача воды

- критическая температура, определяемая оператором источника подачи воды

- максимальная дальность подачи воды

Слайд 13

Tcr=400 К, wint=0,527 кг/(м·с). Плотность слоя ЛГМ везде равна 2 кг/м3
Глава 2. Влияние характеристик

лесной растительности и способов подачи воды на динамику распространения и тушения пожара

Слайд 14

Tcr=700 К, wint=0,248 кг/(м·с)
Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды

на динамику распространения и тушения пожара

Tcr=700 К, wint=0,249 кг/(м·с)

Слайд 15

Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на

динамику распространения и тушения пожара

Tcr=700 К, wint=0,249 кг/(м·с). Плотность слоя ЛГМ равна 2 кг/м3

Слайд 16

Без тушения
Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды

на динамику распространения и тушения пожара

Плотность нижнего слоя 1 кг/м3, верхнего слоя 2 кг/м3

Плотность нижнего слоя 4 кг/м3, верхнего слоя 2 кг/м3

Слайд 17

Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на

динамику распространения и тушения пожара

Без тушения, парциальная плотность нижнего слоя 8 кг/м3, верхнего слоя 2 кг/м3

Слайд 18

Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на

динамику распространения и тушения пожара

Без тушения, парциальная плотность нижнего слоя 8 кг/м3, верхнего слоя 2 кг/м3

Слайд 19

Зависимость критической интенсивности подачи воды (wint) от плотности нижнего слоя при

критической температуре Tcr =800 К

Зависимость критической интенсивности подачи воды от плотности нижнего слоя и критической температуры

Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на динамику распространения и тушения пожара

Слайд 20

Естественная преграда:
источник, увеличивающий влажность лесных горючих материалов (ЛГМ) в прилегающей к

нему области

Искусственная преграда:
конструкция способная подавать воду в непосредственной близости в объеме, необходимом для понижения температуры среды до температуры кипения воды.

неравномерная по высоте влажность

равномерная по высоте влажность

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность тушения лесного пожара

Слайд 21

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

тушения лесного пожара

Равномерное распределение влажности по высоте, wnb=0,25

Слайд 22

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

тушения лесного пожара

Равномерное распределение влажности по высоте

Слайд 23

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

тушения лесного пожара

Неравномерное распределение влажности по высоте, без естественной преграды

Слайд 24

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

тушения лесного пожара

Неравномерное распределение влажности по высоте, wnb=0,3

Слайд 25

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

тушения лесного пожара

Неравномерное распределение влажности по высоте

Слайд 26

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

слое лесных горючих материалов

(4.1)

T, K – температура в слое горючих материалов
k, 1/сек – коэффициент теплоотдачи слоя горючего
Ta, К – температура окружающей среды
∆ - оператор Лапласа
K, м2/сек – коэффициент теплопроводности внутри слоя горючих материалов
Q, К – тепловой эффект горения горючих материалов, отнесенный к их удельной теплоемкости
pV - доля непрореагировавших горючих материалов
t, сек – время

Слайд 27

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

слое лесных горючих материалов

Предполагается, что процесс распространяется с постоянной скоростью c
и вводится переменная:

(4.2)

(4.3)

Штрих соответствует производной по автомодельной переменной 4.2

Слайд 28

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

слое лесных горючих материалов

(4.4)

(4.5)

(4.6)

(4.7)

(4.8)

Слайд 29

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

слое лесных горючих материалов

(4.9)

(4.10)

(4.11)

Слайд 30

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

слое лесных горючих материалов

Введем функцию, зависящую от параметра CKα, заданную следующим образом:

(4.12)

Процесс распространения волны горения возможен только в случае выполнения условия:

(4.13)

(4.14)

Слайд 31

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

слое лесных горючих материалов

Скорость распространения волны горения будет иметь следующий вид:

(4.15)

(4.16)

Численное и аналитическое решение задачи о распространении волны горения и структура погрешности численного решения

Слайд 32

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

слое лесных горючих материалов

(4.11)

Итерационный процесс для i-й итерации определен соотношением:

Слайд 33

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

слое лесных горючих материалов

Зависимость скорости распространения пламени по слою ЛГМ от теплового эффекта реакции горения

Слайд 34

Спасибо за внимание

Слайд 35

Справка

Слайд 36

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА

ДИНАМИКУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА

Уравнение неразрывности газовой фазы

Уравнения сохранения количества движения

Уравнение сохранения концентраций компонентов газовой фазы

Уравнение сохранения энергии

Слайд 37

Математическая модель лесного пожара
Уравнение сохранения концентраций компонентов газовой фазы
массовые скорости

образования компонентов газовой фазы

массовые скорости реакций горения летучих продуктов пиролиза

Слайд 38

Математическая модель лесного пожара
уравнение сохранения объемных долей компонентов твердой фазы
массовая

скорость реакции пиролиза сухого органического вещества ЛГМ

массовая скорость реакции испарения влаги

Уравнение состояния газовой фазы

Алгебраические соотношения

массовая скорость реакции горения конденсированных продуктов пиролиза

Слайд 39

Математическое моделирование подавления волны горения при различных внешних воздействиях

Содержание

АКТУАЛЬНОСТЬПовреждение и гибель лесовИзменение структуры почвыЗагрязнение атмосферы продуктами горенияЗадымление территорииОгромный материальный

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИЦель - математическое моделирование и теоретическое исследование процесса тушения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВведениеГлава 1. Обзор работ в области исследования динамики и

ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУФизико-математическое моделирование и влияние структуры лесной растительности на

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ И ТУШЕНИЯ ЛЕСНОГО

Современные исследования свойств и структуры лесной растительности и их влияния на

Современные подходы к решению задачи об определении скорости распространения волны горенияГЛАВА

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА

Критерии выбора точки для подачи водыГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Tcr=400 К, wint=0,527 кг/(м·с). Плотность слоя ЛГМ везде равна 2 кг/м3Глава 2. Влияние характеристик

Tcr=700 К, wint=0,248 кг/(м·с)Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды

Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на

Без тушенияГлава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды

Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на

Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды на

Зависимость критической интенсивности подачи воды (wint) от плотности нижнего слоя при

Естественная преграда:источник, увеличивающий влажность лесных горючих материалов (ЛГМ) в прилегающей к

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

ГЛАВА 3. Влияние взаимного положения искусственной и естественной преграды на эффективность

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

ГЛАВА 4. Численное и аналитическое моделирование распространения стационарной волны горения в

Спасибо за внимание

Справка

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБОВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА

Математическая модель лесного пожара Уравнение сохранения концентраций компонентов газовой фазымассовые скорости

Математическая модель лесного пожара уравнение сохранения объемных долей компонентов твердой фазымассовая

Похожие презентации

АКТУАЛЬНОСТЬ
Повреждение и гибель лесов
Изменение структуры почвы
Загрязнение атмосферы продуктами горения
Задымление территории
Огромный материальный

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
Цель - математическое моделирование и теоретическое исследование процесса тушения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение
Глава 1.
Обзор работ в области исследования динамики и

ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
Физико-математическое моделирование и влияние структуры лесной растительности на

Современные подходы к решению задачи об определении скорости
распространения волны горения
ГЛАВА

Критерии выбора точки для подачи воды
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Tcr=400 К, wint=0,527 кг/(м·с). Плотность слоя ЛГМ везде равна 2 кг/м3
Глава 2. Влияние характеристик

Tcr=700 К, wint=0,248 кг/(м·с)
Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды

Без тушения
Глава 2. Влияние характеристик лесной растительности и способов подачи воды

Естественная преграда:
источник, увеличивающий влажность лесных горючих материалов (ЛГМ) в прилегающей к

Математическая модель лесного пожара
Уравнение сохранения концентраций компонентов газовой фазы
массовые скорости

Математическая модель лесного пожара
уравнение сохранения объемных долей компонентов твердой фазы
массовая