Содержание
1. НАИМЕНОВАНИЕ И ОБЛАСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 3
2. ОСНОВАНИЕ 3
3. ЦЕЛЬ И НАЗНАЧЕНИЕ 3
4. ИСТОЧНИКИ 3
5. ТРЕБОВАНИЯ 3
6. СОДЕРЖАНИЕ 4 6.1. Календарный план 5 6.2. Вид занятий – лекции 5 6.3. Вид занятий – практические занятия 6 6.4. Вид занятий - самостоятельная работа студентов 6.5. График учебного процесса 6.6. Индивидуальные виды работ 6.6.1Примерная тематика курсовой работы 6.8. Формы контроля 6.8.1. Итоговый контроль
7. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
7.1. Основная литература 7.2. Дополнительная литература 7.3. Перечень методических указаний и пособий для студентов по проведению всех видов учебных работ 8. МАТЕРИАЛЬНАЯ БАЗА КАФЕДРЫ1. НАИМЕНОВАНИЕ И ОБЛАСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.
Рабочая программа по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов пожара» для студентов 3 курса дневного отделения и 4 курса заочного отделения. РП –280104.65, СД. 11 – ПБ. – 2010.2. ОСНОВАНИЕ.
Рабочая программа разработана на основании «Положения о разработке рабочих программ дисциплин специальностей и направлений ВПО». – АИСИ, Астрахань, 2005;
государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования 2000; рабочий учебный план по специальности ПБ.
3. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ.
Целью данной дисциплины является изучение принципов и методов математического описания, взаимосвязанных термогазодинамических процессов, характеризующих в целом пожар в помещении (здании, сооружении) как сложное физическое явление, при котором наряду с выделением тепловой энергии (вследствие горения) изменяется со временем температура газовой среды и содержание кислорода в помещении, образуются токсичные газы, в результате задымления меняются оптические свойства газовой среды, происходит газообмен помещения с внешней атмосферой (или со смежными помещениями) через проемы и прогреваются строительные конструкции.Главной задачей дисциплины является подготовка будущих специалистов к проведению научно обоснованного прогнозирования динамики опасных факторов пожара (ОФП) в помещениях (зданиях, сооружениях), а также к проведению исследований реально произошедших пожаров при их экспертизе как теоретически, так и практически.
Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, полученных учащимися при изучении высшей математики, информатики, физики, химии, теплотехники, теории горения и взрыва.
4. ИСТОЧНИКИ.
Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования 2000. Государственные требования к минимальному содержанию и уровню подготовки выпускников по направлению – безопасность жизнедеятельности Примерная типовая программа дисциплины «Прогнозирование опасных факторов пожара» для направлений: 280100 « безопасность жизнедеятельности».
5. ТРЕБОВАНИЯ.
Специалист должен иметь представление:
- о современных математических методах прогнозирования опасных факторов пожара в помещениях;
знать - основные математические модели пожаров (интегральные, зонные, дифференциальные) уметь - проводить численные эксперименты по моделированию пожаров применительно к решению профилактических и тактических задач (разработка рекомендаций по обеспечению безопасной эвакуации людей при пожаре, создание и совершенствование систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения, разработка оперативных планов тушения пожаров, оценка фактических пределов огнестойкости строительных конструкций и т. д.), а также к исследованию реально произошедших пожаров:
6. СОДЕРЖАНИЕ:
Интегральная математическая модель пожара в помещении;
Зонная математическая модель пожара в помещении;
Дифференциальная (полевая) математическая модель пожара в помещении;
Дисциплина Прогнозирование опасных факторов Прогнозирование опасных факторов (заочное) Интегральная математическая модель пожара в помещении методах прогнозирования ОФП в Основные понятия и уравнения интегральной Газообмен помещений и теплофизические функции, необходимые для замкнутого описания пожара Математическая постановка задачи о динамике ОФП в начальной стадии пожара 5. Прогнозирование ОФП при тушении пожара с использованием интегрального Зонная математическая модель пожара в Дифференциальная (полевая) математическая модель пожара в помещении.
прогнозирования ОФП 8. Численная реализация дифференциальной математической модели Расчет массовых расходов воздуха и нагретого газа при пожаре в Расчет тепловых потоков в пожаре в помещении Расчет ОФП в помещении в его начальной стадии Расчет коэффициента теплопотерь при Расчет критической продолжительности пожара Расчет параметров припотолочного слоя нагретого газа при локальном Определение параметров процесса развития пожара в помещении и теплопередачи к поверхностям охлаждения Определение температурного режима в помещении при моделировании Исследование материального и энергетического баланса пожара Влияние свойств горючей нагрузки на динамику опасных факторов пожара Исследование естественного газообмена при пожаре Влияние механической вентиляции на динамику опасных факторов пожара Исследование динамики опасных факторов пожара при объемном тушении инертным газом Исследование температурного режима в верхней зоне помещения при локальном пожаре Исследование динамики движения границы задымленной зоны при локальном пожаре Влияние расположения горючей нагрузки на динамику опасных факторов пожара и газообмен
6.4. ВИД ЗАНЯТИЙ – САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
2. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении на основе зонной математической модели (см. список рекомендуемой литературы № 9).
3. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении на основе дифференциальной математической модели (см. список рекомендуемой литературы № 9).
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ (для д/о, з/о) 1. Опасные факторы пожара. Физические величины, характеризующие ОФП в количественном отношении; предельно допустимые значения ОФП.
2. Методы математического моделирования динамики ОФП, их особенности и области практического использования.
3. Интегральный метод описания состояния газовой среды при пожаре в помещении. Среднеобъемная плотность газовой среды и среднеобъемные парциальные плотности ее компонентов.
4. Среднеобъемная внутренняя энергия и среднеобъемное давление газовой среды в помещении.
5. Среднемассовая и среднеобъемная температуры среды в помещении.
6. Методика определения среднеобъемного давления, среднемассовой и среднеобъемной температур на основе инструментальных измерений.
7. Интегральное уравнение состояния газовой среды в помещении.
8. Дымообразование и параметры дыма, образованного твердыми частицами.
Коагуляция и седиментация частиц дыма.
9. Оптическое количество дыма и среднеобъемная оптическая плотность дыма.
Связь между оптической плотностью дыма и дальностью видимости.
Экспериментальные методы измерения оптической плотности дыма.
10. Интегральный метод термодинамического анализа пожара. Среда в помещении как открытая термодинамическая система.
11. Вывод уравнений материального баланса среды и ее компонентов.
12. Вывод уравнений баланса оптического количества дыма и энергии.
Начальные условия и условия однозначности.
13. Классификация интегральных математических моделей пожара.
Математическая постановка задачи о прогнозировании ОФП на основе полной системы дифференциальных уравнений интегральной модели пожара. Методы численного решения этой задачи.
14. Приведение уравнений, описывающих динамику ОФП, к безразмерному виду. Подобие и критерии подобия пожаров.
15. Причины, обуславливающие движение газа и газообмен помещения с внешней средой через проемы при пожаре. Распределение гидростатических давлений по вертикали внутри и снаружи помещения.
16. Плоскость равных давлений (ПРД). Зависимость расположения ПРД от среднеобъемных значений давления и плотности газовой среды в помещении.
17. Возможные режимы газообмена помещения через проем.
18. Формулы для расчета скорости движения уходящих газов и поступающего воздуха в разных точках проема.
19. Зависимости массовых расходов уходящих газов и поступающего воздуха для вертикального прямоугольного проема при различных режимах газообмена от геометрических характеристик этого проема и среднеобъемных параметров состояния газовой среды в помещении (плотности и давления).
20. Газообмен через круглые вертикальные проемы. Газообмен через горизонтальные проемы.
21. Формулы для расчета массовых расходов газа через прямоугольный проем с учетом влияния ветра.
22. Влияние неоднородности температурного поля в помещении на распределение гидростатических давлений внутри помещения и на газообмен через проемы.
23. Радиационно-конвективный процесс теплопереноса в газообразной среде при пожаре в помещении.
24. Теплоотдача горизонтальных стержневых конструкций, омываемых пламенем.
25. Тепловое взаимодействие перекрытий с восходящим потоком газов от очага горения.
26. Теплоотдача вертикальных поверхностей ограждений помещения при различных стадиях пожара.
27. Процессы нагревания строительных конструкций при пожаре и математическое описание этих процессов. Сопряженная математическая постановка задачи о нагревании строительных конструкций при пожаре.
28. Эмпирические формулы для расчета средних коэффициентов теплоотдачи на вертикальных и горизонтальных поверхностях ограждений.
29. Эмпирические формулы для расчета интегрального теплового потока в ограждениях.
30. Лучистый тепловой поток через проемы.
31. Горючие вещества и их характеристики. Особенности горения твердых, жидких и газообразных веществ.
32. Скорость выгорания горючих материалов. Скорость тепловыделения в пламенной зоне. Коэффициент полноты горения.
33. Горючая нагрузка в помещении и ее характеристики. Линейная скорость распространения пламени по поверхности горючей нагрузки. Расчет площади пожара при различных видах пожарной нагрузки.
34. Удельная массовая скорость выгорания твердых и жидких горючих материалов. Тепловая мощность очага пожара в помещении.
35. Влияние газообмена на процесс горения материалов в помещении. Режимы пожаров в помещении в зависимости от количества поступающего через проем воздуха. Зависимость мощности тепловыделения при пожаре от концентрации кислорода в помещении.
36. Влияние процессов образования слоя золы и угля на массовую скорость выгорания пожарной нагрузки.
37. Скорости потребления кислорода, образования токсичных продуктов горения и дымовыделения.
38. Особенность газообмена помещения с окружающей атмосферой в начальной стадии пожара. Система дифференциальных уравнений интегральной модели пожара с учетом этой особенности газообмена.
39. Среднее значение коэффициента теплопотерь, характеризующего теплопоглощение ограждениями.
40. Аналитическое решение задачи о динамике опасных факторов пожара при круговом и линейном распространении пламени по поверхности твердой горючей нагрузки, а также при горении жидкостей.
41. Формулы для расчета среднего значения коэффициента теплопотерь при определении критических среднеобъемных значений температуры, концентраций токсических газов, дефицита кислорода и оптической плотности дыма.
42. Взаимосвязь между критическими среднеобъемными значениями опасных факторов пожара с предельно допустимыми их значениями в зоне пребывания людей.
43. Формулы для расчета критической продолжительности пожара по условию достижения каждым опасным фактором своего предельно допустимого значения в рабочей зоне.
44. Влияние размеров проемов на динамику опасных факторов пожара.
Критерий проемности. Зависимость критической продолжительности пожара от критерия проемности.
45.Обобщенные дифференциальные уравнения пожара. Подобие и моделирование начальной стадии пожара.
46. Модификация базовой математической модели для учета влияния объемного газового тушения. Дополнительное уравнение баланса.
47. Влияние концентрации огнетушащего вещества на скорость выгорания.
48. Модификация базовой математической модели для учета тушения распыленной водой. Дополнительная система уравнений и начальных условий для описания испарения капель, охлаждения конструкций и скорости выгорания материала. Алгоритм численной реализации модели.
49. Особенности распределения локальных параметров состояния газовой среды внутри помещения в начальной стадии пожара и при локальных пожарах.
50. Разделение пространства внутри пожара на зоны. Характерные зоны в начальной стадии пожара. воздуха.
51. Определение потоков массы и энергии из конвективной колонки в припотолочный слой на основе теории свободной турбулентной конвективной струи.
52. Теплообмен припотолочной зоны с ограждениями.
53. Дифференциальные уравнения материального баланса газовой среды и ее компонентов, баланса оптического количества дыма и энергии для припотолочной зоны при отсутствии газообмена с внешней атмосферой.
54. Дифференциальные уравнения движения нижней границы припотолочной зоны. Начальные условия.
55.Математическая постановка задачи о динамике опасных факторов пожара в припотолочной зоне и ее аналитическое решение при постоянных значениях размеров и тепловой мощности очага горения.
56. Математическая постановка задачи при газообмене припотолочного слоя с внешней средой и изменяющимся со временем очагом пожара.
57. Базовая система дифференциальных уравнений в частных производных для описания турбулентного нестационарного движения и процессов тепло- и массопереноса в многокомпонентной газовой смеси с учетом химических реакций и образования дымового аэрозоля.
58. Турбулентная вязкость, теплопроводность и диффузия. Алгебраическая модель турбулентности. К- модель турбулентности.
59. Моделирование процессов горения.
60. Математическая модель образования, коагуляции и переноса дымового аэрозоля.
61. Радиационный теплоперенос в непрозрачной среде. Уравнение переноса теплового излучения, методы решения задачи о переносе теплового излучения.
62. Классификация дифференциальных моделей пожара.
7. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
7.1. Основная литература 1. ГОСТ 12.1.004-91 Пожарная безопасность. Общие требования. –М.:Издательство стандартов, 1992.-78 с.
2. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. – М.: Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.
3. Кошмаров Ю.А., Башкирцев М.П. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987. - 444 с.
4. Кошмаров Ю.А., Рубцов В.В. Процессы нарастания опасных факторов пожара в производственных помещениях и расчет критической продолжительности пожара. – М.: МИПБ МВД России, 1999. – 89 с.
7.2. Дополнительная литература 5. Астапенко В.М., Кошмаров Ю.А. и др. Термогазодинамика пожаров в помещениях. - М., Стройиздат, 1988. - 418 с.
6. Драйздел Д. Введение в динамику пожара.-М.: Стройиздат, 1990. – 420 с.
7. Зотов Ю.С. Расчет динамики задымления помещений // Безопасность людей при пожарах: Сб. науч. тр. – М.: ВНИИПО МВД СССР, 1984. – С. 79 – 85.
8. Моделирование пожаров и взрывов. (Под ред. Брушлинского Н.Н. и Корольченко А.Я.) – М.: Из-во “Пожнаука”, 2000, 492 с.
7.3. Перечень методических указаний и пособий для студентов по проведению всех видов учебных работ 9. Е.П. Фирсова Методические указания к выполнению курсовой работы по прогнозированию опасных факторов пожара в помещении (заочное отделение). - А.:
АИСИ, 2010. – 30 с. (библиотека АИСИ)