dc.contributor.advisor | Ertesvåg, Ivar S | |
dc.contributor.advisor | Putra, Bima A | |
dc.contributor.author | Wesseltoft, Erlend Austad | |
dc.date.accessioned | 2022-12-07T18:19:36Z | |
dc.date.available | 2022-12-07T18:19:36Z | |
dc.date.issued | 2022 | |
dc.identifier | no.ntnu:inspera:112775046:20964425 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11250/3036611 | |
dc.description.abstract | Brann er en faretype som kan p˚aføre store økonomiske tap og føre til tap av liv.
Økt kunnskap rundt nøyaktig modellering av brann er ett av de første stegene for
˚a f˚a en bedre innsikt i dens mekanismer og gir bedre beslutningsgrunnlag i in-
geniørsammenheng. Væskedamsbrannn er en av de større forbrennings kategoriene
og er den vanligste ulykkes˚arsaken i prosessindustrien. Denne masteroppgaven har
som form˚al ˚a undersøke gjennomførbarheten av simulering av væskedamsbrann i
simuleringsverktøyet OpenFOAM.
Den numeriske løseren brukt i OpenFOAM heter buoyantReactingFoam og inkluderer
modeller for oppdrift, noe som er viktig for væskedamsbrann da dette er den domin-
ante faktoren som driver strømningen. Modellene anvendt i det numeriske oppsettet
inkluderer Reynolds midlet Navier-Stokes simulering med bruk av en detaljert kjemisk
reaksjonsmekanisme, og eddy dissipation concept (EDC) som forbrenningsmodell.
Geometrien og parameterene benyttet i det numeriske oppsettet er basert p˚a tidli-
gere eksperimentelt arbeid presentert av Weckman og Strong. Detaljer i oppsettet
inkluderer en sk˚al med diameter p˚a 30.5 cm fylt med metanol, der væskeniv˚aet
holdes i en konstant høyde ved en innmatingsrate p˚a 1.35 cm 3 /s, noe som gir en
total effekt p˚a 24.6 kW.
Geometrien i det numeriske oppsettet har blitt antatt˚a være aksesymmetrisk og sim-
ulert som formen av en kile. Flere forskjellige numeriske oppsett har blitt fremstilt da
det oppsto problemer med˚a opprettholde forbrenning i modellen. Tre ulike oppsett
er presentert. I den første er forbrenningsmodellen byttet til en uendelig rask for-
brenningsmodell. Resultatene fra dette er ikke-fysiske da forbrenningstemperaturen
oversteg den adiabatiske flammetemperaturen for metanol. Den andre oppsettet
inkluderte ingen forenklinger, men viste seg ˚a være numerisk ustabilt, noe som
mest sannsynlig skyldes metoden brukt til p˚atenning. Det siste oppsettet presen-
tert inkluderte heller ingen forenklinger, men forbeningen kunne ikke opprettholdes
etter p˚atenning. Det tilsvarer da et tilfelle med kald, ikke reagerende strømning.
Resultatene presentert var lite forenlig med tidligere eksperimentelle- og numeriske
data tilgjengelig. Mulige grunner til dette er diskutert. | |
dc.description.abstract | Fires are a category of hazards that pose a large danger to human life and cause
tremendous economic harm. Improved knowledge in the area of accurate modeling
of fires is a first step towards gaining insight into its mechanisms and allows better
decisions to be taken in an engineering context. Pool fires are one of the larger
canonical fire categories and are the most common of all process industry accidents.
This thesis aims to investigate the feasibility of conducting simulations of pool fires
using the OpenFOAM simulation toolbox.
The numerical solver used in OpenFOAM is the buoyantReactingFoam solver, which
includes the treatment of buoyancy. This is of importance for pool fires since buoy-
ancy is the dominating factor driving the flow. The models used in the numerical
setup include a Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) simulation using a de-
tailed finite rate chemistry reaction mechanism for methanol with the eddy dissip-
ation concept (EDC) model for combustion. The geometry and parameters in the
case setup are based on previous experimental work conducted by Weckman and
Strong. Details of the setup include a pan with a diameter of 30.5 cm filled with
methanol, kept at a constant level with a feed rate of 1.35 cm 3 /s for a total heat
release rate is 24.6 kW.
The geometry of the case has been assumed axisymmetrical and is simulated as a
wedge. Several different case setups have been created as problems with sustaining
the combustion were experienced. Three partial cases were presented. The first
case presented includes a change of combustion model to infinitely fast, the result of
which was non-physical as the temperature field greatly exceeded the adiabatic flame
temperature for methanol. The second case presented included no simplifications
but proved numerically unstable, likely influenced by the ignition method. The final
case presented included no simplifications and did not sustain combustion, being
equivalent to a cold non-reacting flow. The results showed poor agreement with
experimental- and numerical data available. Possible reasons for this are discussed. | |
dc.language | eng | |
dc.publisher | NTNU | |
dc.title | A Numerical Investigation of Turbulent Combustion in Pool Fires using OpenFOAM | |
dc.type | Master thesis | |