Новое устройство сможет прогнозировать распространение пожаров
Ученые механико-математического факультета Томского государственного университета получили патент на установку под названием «Дракон». Она позволяет прогнозировать условия распространения природных пожаров, а также может использоваться для проверки угрозы бытовых пожаров, сообщили в пресс-службе вуза.
Спроектированный в ТГУ генератор горящих и тлеющих частиц также будет применяться для изучения проникновения тлеющих частиц в вентиляционные отверстия, для проверки уязвимости кровли и других элементов зданий.
«Принцип работы основан на предварительной подготовке горящих и тлеющих частиц природного происхождения посредством зажигания в топке с помощью газовой горелки, — рассказал “Стимулу” один из авторов разработки, заведующий учебной лабораторией Кафедры физической и вычислительной механики ТГУ Денис Касымов. — Затем воздушный поток от канального вентилятора выдувает частицы, имитируя тем самым так называемый огненный дождь, который характерен для крупных лесных пожаров. В качестве горючей смеси — газовая смесь, имеется бункер для загрузки частиц. Частицы выбираются исходя из опыта проведения натурных исследований на территории США (наша группа принимала в них участие, и нас как раз интересовал вопрос, какие частицы летят во время природного пожара). Результаты этих экспериментов помогли нам понять, какие частицы необходимо использовать, какого вида, формы, размеров и так далее, чтобы моделировать реальный физический процесс».
Установка также будет полезна для изучения одного из самых сложных видов пожаров — пятнистого, при котором огонь распространяется не только по почве, но и по воздуху.
«Что касается конкретного вида пожара, — поясняет Денис Касымов, — наша установка призвана моделировать именно пятнистые (точечные) пожары (в зарубежной литературе WUI fires). То есть мы не говорим о низовом пожаре или верховом. Каким образом она может помочь? Не имея инструмента для моделирования генерации и полета частиц, нельзя разработать адекватную математическую модель, учитывающую вклад горящих и тлеющих частиц, образующихся в результате природного пожара, а также механизмов развития пятнистого пожара. Что для нас важно — критические параметры воспламенения растительного покрова или конструкционных элементов в результате воздействия частиц; тепловые характеристики частиц, их зажигательный потенциал, расстояние, которое могут преодолеть эти частицы, сохраняя зажигательный потенциал, то есть имея возможность инициировать новый очаг горения».
В результате испытаний на установке удалось выяснить, что горящие частицы коры и веточек сосны летят на расстояние, близкое к условиям реального пожара, в зависимости от скорости набегающего воздушного потока. Такой диапазон позволяет проводить натурные эксперименты как по воздействию горящих частиц на почву, так и на попавшие в зону пожара крыши и стены домов, заборы и прочие конструкции.
Стальные трубы, из которых выполнена рабочая часть «Дракона», устойчивы к длительному воздействию высоких температур, топка покрыта теплоизоляционным слоем. Это позволяет генератору работать дольше и при более высоких температурах.
«Известно, что при реальных пожарах в городе или в природных условиях такое явление, как “огненный дождь”, представляющий собой падающие горящие и тлеющие частицы, может продолжаться несколько часов. Так вот, недостатком всех существующих генераторов является то, что они не могут работать в условиях длительной непрерывной подачи горючего материала, а также имеют низкий ресурс работы при высоких температурах. В нашем “Драконе” мы эти недостатки исправили, изменив его конструкцию», — говорит Денис Касымов.
Использование «Дракона» позволит продвинуться в понимании процессов образования и переноса горящих частиц, их потенциала воспламенить горючие материалы и инициировать пятнистые пожары. Эти данные будут использоваться для уточнения математической модели природных пожаров и противопожарных требований к индивидуальной жилой застройке, садовым и дачным строениям.
«Моделированием природных пожаров в ТГУ занимаются уже не один десяток лет, написано много монографий, имеются разработки способов и устройств локализации и тушения различных видов пожаров. Несомненно, наш генератор горящих и тлеющих частиц поможет более детально описать процесс генерации и переноса частиц, их взаимодействия с растительными горючими материалами, что ляжет в основу более совершенной математической модели, а также позволит уточнить существующие методики прогноза пожарной опасности», — отметил Денис Касымов.