CFD simulering av brannspredning i fasade

Abstract

Fire Spread in facade is a major theme. This thesis has both a theoretical part and a simulationpart using Kameleon FireEx, KFX, which is a fire and gas dispersion simulator.

Basic understanding of factors that have influence on the fire development is important to have knowledge about. Basic physical phenomena, solution methodology and the basic equations involved are described. A particularly important aspect in connection with solid materials is that solids are not primarily burning. Combustion of solids such as wood, is carried by combustible gases generated by pyrolysis processes in the solid material is released and oxidized in the gasphase outside the solid material.

Use of SCM in the KFX has been tested and used in the simulations. It is carried out simulations of simple test plates, a detailed facade and the spread of fire between two houses. A simulation with topography is only carried out to see the effect of wind patterns that are formed.

They performed simulations show that the grid division is critical for the accuracy and computational time for simulations. The results also show that the wind and topography, in addition to geometry is the most important factors for the spread of fire, while other factors suchas size of the air gap and a lower initial temperature gave smaller deviations from the referencecase. Simulation with coarse grid and geometry was approximately 20 times faster than the simulation with fine grid and wind speed equal to 8 m / s.

A material property for wood varies greatly with temperature, moisture content and type of wood. Material properties, however, should be tested in the fire laboratory and standardized so that the standardized values can be used for all CFD simulations regardless of the CFD code used.

Many effects were not included in the simulations, and it is recommended that these be improvedfurther in future work. Some important recommendations of the factors that should be included infuture work is the effect of fire in combination with the topography and surface treatment. Active and passive fire protection measures should also be tested.

Brannspredning i fasade er et omfattende tema. Oppgaven tar for seg både en teoretisk del og en simulerings del med bruk av Kameleon FireEx, KFX, som er en brann- og gassprednings-simulator.

Grunnleggende forståelse for hvilke faktorer som påvirker et brannforløp er viktig å ha kjennskaptil. Grunnleggende fysiske fenomener, løsningsmetodikk og hvilke grunnligninger som inngår er beskrevet. En spesielt viktig er kjennelse i forbindelse med faste materialer er at fast stoff primærtikke brenner. Forbrenning av faste stoffer, som for eksempel trevirke, foregår ved at brennbaregasser som dannes gjennom pyrolyseprosesser i det faste materialet frigjøres og oksideres i gassfasen utenfor det faste materialet.

Bruk av SCM, som er en faststoff forbrenningsmodell i KFX er testet ut og benyttet i simuleringene. Det er gjennomført simuleringer av enkle testplater, av detaljert fasade og av brannspredning mellom to hus. Simuleringer med topografi er bare gjennomført for å se effektenav vindmønstre som dannes.

De utførte simuleringene viser at gridinndelingen har avgjørende betydning for nøyaktigheten og regnetiden for simuleringene. Resultatene viser også at vind og topografi vil i tillegg til geometri være de viktigste faktorene for brannspredning, mens andre faktorer som størrelse på luftespalte og lavere initialtemperatur gav mindre avvik i forhold til referansecaset. Simulering med grovtgrid og geometri gikk ca 20 ganger raskere enn simulering med fint grid og vind lik 8 m/s.

Materialegenskaper for trevirke varierer mye både med temperatur, fuktinnhold og type trevirke.Materialegenskaper bør derimot testes ut i brannlaboratorium og standardiseres slik at standardiserte verdier kan benyttes for alle CFD simuleringer uavhengig av hvilken CFD kodesom benyttes.

Mange effekter ble ikke inkludert i simuleringene, og det anbefales at disse utbedres nærmere i videre arbeid. Noen viktige anbefalninger til faktorer som bør inkluderes i videre arbeid er effekten av brann i kombinasjon med topografi og overflatebehandling, samt aktive og passive brannsikringstiltak bør også testes ut.