Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследование крупномасштабны! пожаров и взрывов представляет значительный интерес в связи с вкологическими проблемами, а также в связи с проблемами пожаро- и взрывобезопасности. Несмотря на значительные усилия в области промышленной безопасности, количество катастроф, связанных ,с пожарами и взрывами не уменьшается, что обусловлено, с одной стороны, ростом промышленного производства, а с другой - недостаточным уровнем развития научны* подходов к проблеме промышленной безопасности.
В этих условиях важное значение приобретает проблема оценок возможных последствий пожаров и взрывов того или иного типа, которые позволили бы предвидеть потенциальную опасность таких событий, а также выработать обоснованные рекомендации по предотвращению подобных катастроф.
Несмотря на интенсивное развитие в последнее время методов компьютерного анализа пожаров и взрывов, ряд важных вопросов находится в стадии разработки. Прежде всего вто касается построения эффективных и достоверных математических моделей, -достаточно полно описывающих поведение реальных систем, без чего невозможно обоснованно судить об их потенциальной опасности.
Цель работы. Разработка математических моделей и анализ динамики и гидродинамических последствий крупномасштабных пожаров и взрывов методом математического моделирования.
Научная новизна. Разработана модель возникновения и развития большого пожара, инициированного мощным источником излучения. При втом скорость ыассо- и енерговыделения на поверхности определяется из уравнений совместно с распределениями гидродинамических величин в газовой фазе.
Определена величина площади, охваченной пожаром и ее зависимость от мощности источника излучения. Показано, что перед фронтом зажигания распространяется волна сжатия и исследованы ее характеристики.
На основе нестационарных двумерных уравнений термогазодинамики в осесимметричной постановке прослежена динамика развития пожара.с учетом его взаимодействия с эволюционирующим в атмосфере термином.
Выявлены характерные стадии процесса - зажигание, период независимого развития конвективной колонки и термика, автомодельная стадия подъема термика, зависание термика, формирование конвективной колонки.
В широком диапазоне определяющих параметров определено общее количество инжектируемого в атмосферу аврозоля, а также его распределение в нижних слоях атмосферы; конфигурация об-разувдегося запыленного облака.
Исследована гидродинамическая стадия аварийного взрыва приповерхностного паровоздушного облака. Путем анализа скорости втекания окружающего воздуха в ядро поднимающегося термика получена связь между мощностью взрыва и типом наблюдаемых разрушений на подстилающей поверхности. Предложен метод оценки мощности взрыва по его гидродинамическим последствиям.
Научная и практическая ценность. Выявленные в работе эффекты расширяют и углуоляют представления о крупномасштабных гидродинамических процессах, сопровождаемых интенсивным
енерговыделением. Результаты диссертации могут использоваться для решения задач пожаро- и - взрывобезопаоности в различных физических ситуациях.
Они найдут применение для оценки вкологических последствий больших пожаров, позволяя эффективно оценивать состояние приземного слоя атмосферы.
Предложенный в работе независимый метод оценки мощности аварийных взрывов может быть использован при расследовании причин катастроф, а также при проектировании промышленных сооружений с повышенной степенью риска.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на v школе-семинаре по вопросам воспламенения дисперсных систем ( Одесса, 1989 г. ), їх Всесоюзном симпозиуме по горению и взрыву ( Суздаль, 1989 г. ), и опубликованы в работах [1-4]. Диссертация в целом обсуждалась на семинаре по динамике реагирующих сред Института проблем механики 'РАН,а также на семинаре кафедры вычислительной математики МАИ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех, глав, завершающихся подробными выводами, заключения, в котором сформулированы основные результаты работы, и списка литературы. Работа изложена на 17з страницах, включая 46 рисунков; список литературы насчитывает И7 наименований.