TY - JOUR A1 - Knaust, Christian T1 - Modellierung von Tunnelbränden T1 - Modeling tunnel fires – Coupling of fluid and structure JF - Bautechnik N2 - Heute verfügbare Technik ermöglicht es, die Wärmetransportmechanismen im Brand, an der Bauteiloberfläche und im Bauteil mittels CFD zu koppeln. Die Kopplung von Fluid und Struktur wurde am Beispiel eines 100-MW-Tunnelbrands mit CFD (Computational Fluid Dynamics) untersucht. Die instationären Berechnungen wurden mit dem CFD-Programm ANSYS Fluent durchgeführt. Der infolge eines Lkw-Unfalls verursachte n-Heptan-(C7H16)-Brand wurde mit dem Eddy-Dissipation-Verbrennungsmodell modelliert. Das Fluid- und Solid-Gebiet wurden durch ein ‚Interface‘ gekoppelt. Die instationäre Wärmeleitung des Bauteils mit einer Höhe von 0,4 m wurde mit der dreidimensionalen Fourier´schen Wärmeleitungsgleichung modelliert und das instationäre thermische Verhalten des quarzhaltigen Betonbauteils analysiert. Temperaturabhängige Stoffkennwerte wurden berücksichtigt. N2 - The current technology allows the coupling of the temperaturedependent heat transfer mechanisms in case of fire within the structural components and at their surface by means of computational fluid dynamics (CFD). In this paper the thermal coupling of a fluid and a solid region in case of a 100 MW tunnel fire caused by a truck was carried out with CFD. The transient fire simulations were performed with the CFD program ANSYS Fluent. The fire was modeled by the combustion of n-heptane (C7H16) using the eddy dissipation model. The fluid and the solid region were coupled by an interface. The unsteady heat conduction for the 0.4 m thick concrete structure is modeled by using the Fourier heat transfer equation. The transient thermal behavior of quartz containing concrete component was analyzed. Temperature-dependent material properties were considered. KW - Wärmeleitung KW - Berechnungen analytische und empirische KW - ANSYS Fluent KW - Radiation KW - Computational fluid dynamics KW - Temperature dependent properties KW - Analytical and empirical calculations KW - Wärmeübertragung KW - Strahlung KW - Temperaturabhängige KW - Heat transfer KW - Conduction PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1002/bate.201600045 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 VL - 93 IS - 8 SP - 543 EP - 554 PB - Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften CY - Berlin AN - OPUS4-37211 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Knaust, Christian A1 - Amecke-Mönninghoff, Stephan T1 - Entwicklung eines Verfahrens zur Brandlastberechnung unter Anwendung der Verbrennungseffektivität und unter Berücksichtigung des Temperatur-Zeit-Verlaufs im Bauteil N2 - Nach DIN 18230-1 erfolgt in Deutschland die Brandlastberechnungen unter Anwendung des Abbrandfaktors m. Der Abbrandfaktor m ist ein dimensionsloser Beiwert mit dem die Brandlast aus einem Stoff oder Stoffgemisch bewertet wird. Neben dem Brandverhalten des Stoffes berücksichtigt er das Temperatur-Zeit-Verhalten im Bauteil. Die einzige Prüfapparatur, mit der Abbrandfaktoren bestimmt wurden, ist jedoch nicht mehr existent. Ein Wiederaufbau der abgeschafften Prüfapparatur wurde wegen apparateabhängigen Messunsicherheiten und auch aus wirtschaftlichen Gründen als nicht sinnvoll angesehen. Die Erarbeitung eines äquivalenten Verfahrens zum Abbrandfaktor m unter Verwendung der Verbrennungseffektivität und unter Berücksichtigung der Bauteilerwärmung war daher Gegenstand dieses Forschungsvorhabens. Ziel war es für Brandlastberechnungen nach DIN 18230-1 die Verbrennungseffektivität anzuwenden. Die Verbrennungseffektivität beschreibet jedoch nur den verringerten Energieumsatz von Stoffen im Brandraum. Es wurde daher ein Verfahren erarbeitet, dass ergänzend zur Brandlastberechnung unter Anwendung der Verbrennungseffektivität das Temperatur-Zeit-Verhalten in einem brandbelastenden Bauteil berücksichtigt. KW - Rechenmodelle KW - Ansys CFX KW - FDS KW - Computational fluid dynamics KW - CFD KW - Rauchausbreitung KW - Validierung KW - U-Bahn KW - Brandszenarien KW - Modellierung von Bränden PY - 2017 SN - 978-3-8167-9928-3 VL - F 3001 SP - 1 EP - 53 PB - Fraunhofer IRB Verlag CY - Stuttgart AN - OPUS4-39667 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Knaust, Christian A1 - Festag, S. A1 - Brüne, M. A1 - Dietrich, Matthes A1 - Amecke-Mönninghoff, Stephan A1 - Konrath, B. A1 - Arnold, L. T1 - Modellierung eines Brandes in einer U-Bahn-Station: Validierung von Rechenmodellen auf der Grundlage von Feldversuchen T2 - Magdeburger Brand- und Explosionsschutztage 2017 N2 - Mittels Propan-Brennern mit einer Brennerleistung 750 kW wurden in einer U-Bahn-Station Heißgasversuche durchgeführt und die zeitlichen und örtlichen Verteilungen der physikalischen Größen (Stoffkonzentration, Temperatur und Rauchgasdichte) erfasst. Laborversuche sowie die Feldversuche sind Validierungsgrundlage für ANSYS CFX und FDS und die später im Rechenmodell der U-Bahn-Station zur Untersuchung der Grundströmung und Rauchausbreitung verwendeten mathematisch-physikalischen Modelle. Der Aufsatz stellt das Projekt ORPHEUS vor und diskutiert die ersten Ergebnisse. T2 - Magdeburger Brand- und Explosionsschutztage 2017 CY - Magdeburg, Germany DA - 23.03.2017 KW - Rechenmodelle KW - Ansys CFX KW - FDS KW - Computational fluid dynamics KW - CFD KW - Rauchausbreitung KW - Validierung KW - U-Bahn KW - Brandszenarien KW - Modellierung von Bränden PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-396694 SN - 978-3-00-056201-3 DO - https://doi.org/10.978.300/0562013 SP - 1 EP - 12 PB - Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg CY - Magdeburg AN - OPUS4-39669 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -