The time dependent thermal behavior is analyzed with FLUENT for the fluid as well as the solid region (concrete component) in case of a 100 MW n-heptane fire. To study the effect of parameters in mathematical-physical models several sensitivity studies were carried out to investigate the effect on the fluid flow as well as on the component. The influence of soot was additionally considered. FDS simulations as well as empirical calculations considering underlying assumptions are additionally used to examine the plausibility of results from the FLUENT simulations. This is an appropriate method if no experimental results are available. Recommendations are given for choosing parameters in mathematical-physical models e.g. radiation models. The results of the CFD investigations show that considering the influence of soot provides maximum temperatures which were 200 K lower than without soot.
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.