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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.
CFD modeling approach of smoke toxicity and opacity for flaming and non-flaming combustion processes
(2016)
Current engineer’s methods of fire safety design include various approaches to calculate the fire Propagation and smoke spread in buildings by means of computational fluid dynamics (CFD). Because of the increased computational capacity, CFD is commonly used for prediction of time-dependent safety parameters such as critical temperature, smoke layer height, rescue times, distributions of chemical products, and smoke toxicity and visibility. The analysis of smoke components with CFD is particularly complex, because the composition of the fire gases and also the smoke quantities depends on material properties and also on ambient and burning conditions. Oxygen concentrations and the temperature distribution in the compartment affect smoke production and smoke gas toxicity qualitatively and quantitatively. For safety designs,
it can be necessary to take these influences into account. Current smoke models in CFD often use a constant smoke yield that does not vary with different fire conditions. If smoke gas toxicity is considered, a simple approach with the focus on carbon monoxide is often used. On the basis of a large set of experimental data, a numerical smoke model has been developed. The developed numerical smoke model includes optical properties, production, and toxic potential of smoke under different conditions. For the setup of the numerical model, experimental data were used for calculation of chemical components and evaluation of smoke toxicity under different combustion conditions. Therefore, averaged reaction equations were developed from experimental measurements and implemented in ANSYS CFX 14.0.
Safety measures like tunnel emergency Ventilation Systems cause high financial costs. Hence, safety measures have to be chosen with the focus on the expected reduction of the consequences like fatalities or damage on structures and in conjunction with the investments. Since 2004, the European directive EU 2004/54/EC proposes therefore the application of risk assessments. Because the EU directive provides only few legal requirements on risk assessments, the methodologies developed on this basis have large differences. After one decade of intensive research, the comparative study now highlights common aspects and differences of several methodologies.
Anwendung und Vergleich von Verfahren zur Berechnung der äquivalenten Branddauer im Industriebau
(2013)
Die äquivalente Branddauer tä wird zur Bestimmung der Feuerwiderstandsdauer erftp von Bauteilen in Industriebauten verwendet. Die Berechnung erfolgt bislang auf der Grundlage des normativenAnsatzes nach DIN 18230 (Verfahren I) und gilt im Zusammenhang mit der Muster-Industriebaurichtlinie (M IndBauRL). Im Rahmen von brandschutztechnischen Nachweisen für Industriebauten ist es ebenfalls möglich, die äquivalente Branddauer unter Anwendung numerischer Methoden zu berechnen (Verfahren II). Die Anwendung solcher Ingenieurmethoden des Brandschutzes ermöglichen die Berücksichtigung komplexer Gebäudegeometrien und Ventialtionsbedingungen sowie lokaler Brandwirkungen auf Bauteile infolge inhomogener Brandlastverteilungen.
Am Beispiel einer Industriehalle werden die Verfahren I und II angewendet und die Ergebnisse gegenübergestellt.
Based on forensic evidence, a smouldering fire was observed to have occurred at a murder scene. Identification of a reasonable timeline – specifically the fire dynamics of the ignition and fire growth that occurred coincident with the death that took place – became an important focus of the criminal investigation that followed. The fire service was called when a neighbour saw a grey smoke escaping through the ventilation system of the bathrooms on the roof of the house. One flat door with elevated temperatures was found. The fire fighter who entered the flat first reported later that the flat was completely filled with smoke and all windows were closed. When the fire fighter opened the balcony door, he saw flames on the sofa that he extinguished. Then he found a body on the floor. The autopsy showed later that the victim was dead before the fire started. The police suspected that the murderer probably had deliberately set the fire to destroy evidence. One suspect had been witnessed to be in the flat approximately 2 h before the fire was detected by the neighbour. The aim of this project was to investigate how the fire most likely started and developed.
Brände in Wohnungen entwickeln sich heutzutage sehr schnell, weil der Anteil an brennbaren Materialien in Einrichtungsgegenständen und elektrischen Geräte in den letzten Jahren signifikant zugenommen hat. Insbesondere Brände in Kinderzimmern können sehr gefährlich sein, was mehrere Brände in Deutschland in den letzten Jahren belegen. Um die Brand- und Rauchentwicklung bei einem solchen Brand zu untersuchen, wurde ein Testraum wie ein typisches Kinderzimmer möbliert und mit 36 Thermoelementen sowie einem Druckmessgerät ausgestattet. Zusätzlich wurden Rauchmelder installiert. Der Brand wurde mittels eines Teelichts initiiert, das für ca. eine Sekunde mit einer Matratze in Kontakt gebracht wurde. Der Feuerüberschlag fand nach nur vier Minuten statt. Sowohl die Brandlast als auch die Brand- und Rauchentwicklung wurden untersucht. Vorschriften zur Brandsicherheit von Einrichtungsgegenständen, elektrischen Geräten und Spielzeugen wurden diskutiert. Ergänzend wurde der Temperaturanstieg im Brandraum unter Anwendung des Verfahrens von McCaffrey vorhergesagt.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Fires in homes develop very fast nowadays, because the amount of
combustible materials in furniture and electrical devices has increased
significantly in recent years. Especially fires in children's
rooms can be very hazardous as several recent fires in Germany
showed. To investigate the fire and smoke development in such a fire
the test room was furnished like a typical childrens room and
equipped with 36 thermocouples and a pressure measurement device.
Also smoke detectors were installed. The fire was ignited by a small
candle which was in contact with a mattress only for one second.
Flashover occurred only after 4 minutes. The fire load and the fire and
smoke development were investigated. The fire safety regulations for
the furnishings, electrical devices and toys were discussed. Additionally
the temperature rise in the compartment was predicted according
to the method of McCaffrey.
Bei der Erstellung von brandschutztechnischen Nachweisen für Industriebauten werden häufig Ingenieurmethoden des Brandschutzes genutzt. Dazu zählen die Modellierung und Berechnung von Brandszenarien mittels numerischer Strömungsmechanik (computational fluid dynamics, CFD). In dieser Arbeit wurde ein auf numerischer Strömungs- und Strukturmechanik basierendes Verfahren zur brandschutztechnischen Bemessung von Bauteilen am Beispiel einer Industriehalle angewendet. Instationäre Temperaturverläufe aus der Heißgasschicht dienten dabei als Eingangswerte für die Bauteilberechnung. Aus den Ergebnissen wurde die äquivalente Branddauer berechnet, mit der die rechnerisch erforderlichen Feuerwiderstandsdauern der Bauteile bestimmt werden konnte.