TY - JOUR A1 - Nandish, Ranjith A1 - Knaust, Christian A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja A1 - Gnutzmann, Tanja A1 - Zehfuß, Jochen T1 - Simulation of wood pyrolysis with component-based mechanism N2 - This paper presents a comprehensive fire simulation study that models the pyrolysis process of beech wood using kinetic parameters with the Fire Dynamics Simulator (FDS). The kinetic methodology is based on the application of these kinetic parameters to govern the underlying pyrolysis reactions. The primary objective was to numerically model the pyrolysis process for beech wood using both single-component (single-step, single reaction scheme) and multi-component (single-step, multi-reaction scheme) kinetic reaction schemes. The accuracy of the numerical model was validated by comparing FDS simulation results with experimental data obtained from thermogravimetric analysis (TGA) and cone calorimeter tests. This approach aids in identifying reliable kinetic reaction input parameters for modelling wood fires. A case study was included to demonstrate the implementation of the kinetic reaction schemes. Numerical results from the TGA simulations for the small-scale pure cellulose test using the single-component approach exhibit consistency with the experimental data. Furthermore, the results demonstrated that the multi-component approach more accurately replicates the shape of the experimental curve for beech wood compared to the single-component approach. However, discrepancies in the tail regions of the curves obtained from the FDS simulations showed the need for further improvement in the modelling approach, particularly regarding the exclusion of char oxidation reactions, which needs to be investigated further. KW - Simulation KW - Wood PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-639272 DO - https://doi.org/10.1007/s00231-025-03571-7 SN - 0947-7411 VL - 61 IS - 6 SP - 1 EP - 14 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-63927 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Hongyi A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja T1 - TREEADS - Experimente und numerische Simulation zur Brandausbreitung von Vegetationsbränden N2 - Um die Ausbreitungsmechanismen von Vegetationsbränden und besonders bei Bodenbränden besser zu verstehen, wurden die Einflussfaktoren auf die Brandausbreitung näher untersucht. Da die Brandausbreitung auch in starkem Maße von der lokalen Vegetation abhängt, war eine Charakterisierung der lokalen Vegetation und der Bodenverhältnisse wichtig. Die Wetterverhältnisse spielen einerseits im Vorfeld des Brandes durch längere Dürreperioden als auch während des Brandes, z.B. durch den Windeinfluss, zusätzlich eine große Rolle. Durch die numerische Simulation kann eine größere Variation der Einflussgrößen abgebildet werden als durch die zeitlich und finanziell begrenzten experimentellen Möglichkeiten. Für die Berechnungen wird der Fire Dynamic Simulators (FDS) mit dem Paket WFDS verwendet. Dadurch kann mit einem vereinfachten 3-Phasen-Reaktionskinetikmodell, bestehend aus Dehydrierung, Pyrolyse, Kohleoxidation, die Ausbreitung von Vegetationsbränden verschiedener Waldbodenarten untersucht werden. Es wurden dazu 6 typische Pflanzenarten und Bodenproben aus Kiefern-, Buchen und Eichenbeständen ausgewählt. Die gesammelten Waldbodenproben wurden alle hinsichtlich des Wassergehalts, des organischen Gehalts, der Packungsdichte, der Dichte und der statistisch ermittelten Pflanzenartenverteilung charakterisiert. Das kinetische Abbrandverhalten wurde durch Thermogravimetrische Analyse (TGA) untersucht. Alle diese Daten wurden als Eingabeparameter für die Simulation verwendet. Die numerischen Simulationen werden mit Experimenten im kleinen, mittleren und Real-Maßstab validiert. T2 - 70. Jahresfachtagung der Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes CY - Magdeburg, Germany DA - 06.05.2024 KW - Waldbrand KW - Simulation KW - FDS PY - 2024 AN - OPUS4-60257 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Hongyi A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja T1 - TREEADS - Experimente und numerische Simulation zur Brandausbreitung von Vegetationsbränden N2 - Um die Ausbreitungsmechanismen von Vegetationsbränden und besonders bei Bodenbränden besser zu verstehen, wurden die Einflussfaktoren auf die Brandausbreitung näher untersucht. Da die Brandausbreitung auch in starkem Maße von der lokalen Vegetation abhängt, war eine Charakterisierung der lokalen Vegetation und der Bodenverhältnisse wichtig. Die Wetterverhältnisse spielen einerseits im Vorfeld des Brandes durch längere Dürreperioden als auch während des Brandes, z.B. durch den Windeinfluss, zusätzlich eine große Rolle. Durch die numerische Simulation kann eine größere Variation der Einflussgrößen abgebildet werden als durch die zeitlich und finanziell begrenzten experimentellen Möglichkeiten. Für die Berechnungen wird der Fire Dynamic Simulators (FDS) mit dem Paket WFDS verwendet. Dadurch kann mit einem vereinfachten 3-Phasen-Reaktionskinetikmodell, bestehend aus Dehydrierung, Pyrolyse, Kohleoxidation, die Ausbreitung von Vegetationsbränden verschiedener Waldbodenarten untersucht werden. Es wurden dazu 6 typische Pflanzenarten und Bodenproben aus Kiefern-, Buchen und Eichenbeständen ausgewählt. Die gesammelten Waldbodenproben wurden alle hinsichtlich des Wassergehalts, des organischen Gehalts, der Packungsdichte, der Dichte und der statistisch ermittelten Pflanzenartenverteilung charakterisiert. Das kinetische Abbrandverhalten wurde durch Thermogravimetrische Analyse (TGA) untersucht. Alle diese Daten wurden als Eingabeparameter für die Simulation verwendet. Die numerischen Simulationen werden mit Experimenten im kleinen, mittleren und Real-Maßstab validiert. T2 - 70. Jahresfachtagung der Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes CY - Magdeburg, Germany DA - 06.05.2024 KW - Waldbrand KW - Simulation KW - FDS PY - 2024 SN - 978-3-936050-38-7 SP - 321 EP - 336 PB - VdS CY - Köln ET - 2 AN - OPUS4-60258 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wu, Hongyi A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja ED - Makovická Osvaldová, L. ED - Hasburgh, L. E. ED - Das, O. T1 - Applying experimental determined kinetic parameters to the simulation of vegetation fire in the Fire Dynamics Simulator N2 - Although intense wildfire research has been done in the US and in Australia, it cannot be transferred directly to the situation in Europe as the local vegetation has a significant influence on the fire spread. The EU-funded project TREEADS and the so-called German pilot within the project are concentrating on wildfire in Europe. Extensive experimental research is done on local vegeta-tion in Germany and the experimental results are used to adjust the Fire Dynam-ics Simulator (FDS) to local vegetation as a fuel in the calculations. The particle model and the boundary fuel model are developed for the simulation of forest fires. Both models require the kinetic input for the dehydration, pyrolysis, and char oxidation process. This three-step simplified model describes the basic fuel combustion kinetic. Most published simulations use the default kinetic input of pine needles from FDS user manual. To adjust the simulation to local vegetation, the corresponding kinetic parame-ters have been experimental investigated. Samples of pine needles, moss and other falling leaves were collected, air dried and grinded into powder. The TG analysis of all these samples were done under different heating rate of 5, 10 and 20K/min. The activation energy and the corresponding pre-exponential factor were calcu-lated. The results show that fire spread depends significantly on the vegetation and comparison with small scale experiments show good agreement using the new kinetic parameters. The new model is applied to a larger scenario and will be compared to the results of large-scale experiments for further validation of the model. T2 - Wood and Fire Safety 2024 CY - Štrbské Pleso, Slovakia DA - 12.05.2024 KW - Forest KW - Simulation KW - FDS KW - Vegetation fire KW - Fire Dynamics Simulator KW - Kinetic parameters PY - 2024 SN - 978-3-031-59177-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-59177-8_45 SP - 389 EP - 396 PB - Springer CY - Cham AN - OPUS4-60252 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geoerg, Paul A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja A1 - Pulm, A. T1 - Evacuation dynamics under consideration of vulnerable pedestrian groups N2 - The understanding of human behavior during evacuation processes is an important matter to improve the safety of infrastructures. In many countries, the implementation of performance based codes enables fire safety engineers to use computer based calculation tools to predict and evaluate pedestrian movement and human behavior in buildings. The models are based on experimentally obtained parameters and theoretical models. Pedestrian behavior can be influenced by the characteristics of the buildings (e.g. type of the building) as well as the characteristics of individuals and the pedestrian group. This paper shows that the approach of Required Safe Egress Time (RSET) / Available Safe Egress Time (ASET) is imprecise with regard on heterogeneous pedestrian groups, because this concept completely neglected the variability’s in individual pre-movement and movement abilities. T2 - Interflam CY - Royal Holloway College, London, UK DA - 04.07.2016 KW - Evacuation KW - Vulnerable groups KW - Simulation KW - Egress PY - 2016 SN - 978-0-9933933-1-0 SN - 978-0-9933933-3-4 VL - 1 SP - 769 EP - 774 CY - London, UK AN - OPUS4-36821 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geoerg, Paul A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja A1 - Krause, U. T1 - Comparative study of evacuation dynamics using a lecturer room N2 - Computer simulation tools were used to evaluate pedestrian movement. This study compares the reliability of three simulation tools and the calculation method by Predtetschenski und Milinski with a controlled evacuation exercise of a lecturer room. The comparison shows that each simulation tool used underestimate the total evacuation time and that an indicator for a low level of fitness does not necessarily lead to a long evacuation time. Results revealed that calibration of simulation tools is required to model heterogeneous population properly. Therefore, further experiments with a realistic, heterogeneous composition of participants have to be made. T2 - 6th international symposium on human behaviour in fire 2015 CY - Cambridge, UK DA - 28.09.2015 KW - Pedestrian KW - Simulation KW - Evacuation KW - Heterogeneous groups PY - 2015 SN - 978-0-9933933-0-3 SP - 667 EP - 670 AN - OPUS4-34549 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kempel, Florian A1 - Schartel, Bernhard A1 - Marti, J.M. A1 - Butler, K.M. A1 - Rossi, R. A1 - Idelsohn, S.R. A1 - Onate, E. A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja T1 - Modelling the vertical UL 94 test: competition and collaboration between melt dripping, gasification and combustion N2 - An experimental and numerical investigation of the effect of bisphenol A bis(diphenyl phosphate) (BDP) and polytetrafluoroethylene (PTFE) on the fire behaviour of bisphenol A polycarbonate/acrylonitrile butadiene styrene (PC/ABS) in the vertical UL 94 scenario is presented. Four PC/ABS blends were discussed, which satisfy different UL 94 classifications due to the competing effects of gasification, charring, flame inhibition and melt flow/dripping. For numerical investigation, the particle finite element method (PFEM) is used. Its capability to model the complex fire behaviour of polymers in the UL 94 is analysed. The materials' properties are characterised, in particular the additives impact on the dripping behaviour during thermal exposure. BDP is an efficient plasticiser; adding PTFE prevents dripping by causing a flow limit. PFEM simulations reproduce the dripping and burning behaviour, in particular the competition between gasification and dripping. The thermal impact of both the burner and the flame is approximated taking into account flame inhibition, charring and effective heat of combustion. PFEM is a promising numerical tool for the investigation of the fire behaviour of polymers, particularly when large deformations are involved. Not only the principal phenomena but also the different UL 94 classifications and the extinction times are well predicted. KW - Melt dripping KW - UL 94 KW - Particle finite element method (PFEM) KW - Simulation KW - Bisphenol A polycarbonate/acrylonitrile butadiene styrene (PC/ABS) KW - Polytetrafluoroethylene (PTFE) KW - Bisphenol A bis(diphenyl phosphate) (BDP) PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1002/fam.2257 SN - 0308-0501 SN - 1099-1018 VL - 39 IS - 6 SP - 570 EP - 584 PB - Heyden CY - London AN - OPUS4-34285 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Geoerg, Paul A1 - Rost, M. A1 - Krause, U. A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja T1 - Vergleichende Untersuchung zur Personensicherheit am Beispiel eines Seminarraumes N2 - Um den Anforderungen der Bauordnung an den Brandschutz für Gebäude gerecht zu werden, sind bauliche Anlagen so zu errichten und zu betreiben, dass der Entstehung eines Brandes und der Ausbreitung von Feuer und Rauch vorgebeugt, die Rettung von Menschen und Tieren sowie wirksame Löscharbeiten ermöglicht werden. Hierbei besteht, einer steigenden Komplexität sowie einem differenzierten Nutzungskonzept öffentlicher Gebäude geschuldet, häufig die Notwendigkeit von normativen Vorgaben abzuweichen und dennoch ein gleichwertiges Sicherheitsniveau nachzuweisen. Es werden Personensimulationsmodelle eingesetzt, die einerseits das Vorhandensein eines Schutzzielniveaus durch die Abbildungen von Personenbewegungen nachweisen können und andererseits durch Parametervariation eine szenarienabhängige Betrachtung ermöglichen. Der vorliegende Beitrag vergleicht die Ergebnisse einer kleinskaligen Evakuierungsübung mit drei mikroskopischen Personensimulationsmodellen und geht der Frage nach der Aussagekraft dieser Bewertungsmethode nach. Es zeigt sich, dass die alleinige Betrachtung absoluter Entleerungszeiten keine zuverlässige Beurteilungsgrundlage für das komplexe Schutzziel Personensicherheit darstellt. T2 - 4. Magdeburger Brand- und Explosionsschutztag / 3. vfdb-Workshop Brandschutzforschung CY - Magdeburg, Germany DA - 26.03.2015 KW - Evakuierung KW - Routenwahl KW - Fußgänger KW - Sicherheit KW - Simulation PY - 2015 SN - 978-3-00-048960-0 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-33123 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Hofmann-Böllinghaus, Anja A1 - Schneider, U. A1 - Cziesielski, E. T1 - Variation of Testing Conditions in Single Burning Item Tests T2 - 10th International Fire Science & Engineering Conference "Interflam 2004" CY - Edinburgh, Scotland, UK DA - 2004-07-05 KW - Single burning item test KW - Simulation KW - Fire combustion KW - Computational Fluid Dynamics PY - 2004 SN - 0-9541216-4-3 N1 - Geburtsname von Hofmann-Böllinghaus, Anja: Hofmann, A. - Birth name of Hofmann-Böllinghaus, Anja: Hofmann, A. SP - 17 EP - 23 PB - Interscience Communications CY - London AN - OPUS4-3809 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -