Modeling of systems and processesModeling of systems and processesМоделирование систем и процессов2219-07671900810.12737/article_5a1578f75a3aa6.39196248Технические наукиТехнические наукиANALYSIS OF THE DEVELOPMENT OF FIRE BASED ON AN INTEGRAL MATHEMATICAL MODELАнализ развития пожара на основе интегральной математической моделиСазоноваСветлана АнатольевнаSazonovaSvetlana Anatol'evnaНиколенкоСергей ДмитриевичNikolenkoS. D.Воронежский государственный технический университетVoronezh State Technical University1024048https://naukaru.ru/en/nauka/article/19008/view
Рассмотрена последовательность численной реализации модели пожара в помещении на основе математического интегрального описание пожара. В принятой за основу для вычислений интегральной математической модели пожара, усредненные термодинамические параметры состояния в совокупности входят в состав уравнений состояния, материального баланса пожара, кислородного баланса, баланса продуктов горения, баланса инертного газа, энергии и начальных условий. Выполнен анализ полученных результатов.
Рассмотрена последовательность численной реализации модели пожара в помещении на основе математического интегрального описание пожара. В принятой за основу для вычислений интегральной математической модели пожара, усредненные термодинамические параметры состояния в совокупности входят в состав уравнений состояния, материального баланса пожара, кислородного баланса, баланса продуктов горения, баланса инертного газа, энергии и начальных условий. Выполнен анализ полученных результатов.
Математическая интегральная модель пожарачисленная реализацияпожарная безопасностьстадии пожараначальная стадия пожараразвитие пожара.
При рассмотрении интегральной математической модели пожара в помещении среднеобъемными параметрами состояния газовой среды в произвольный промежуток времени t. К таким параметрам относятся плотность ρm, давление рm, температура Тm, концентрация хi компонентов газовой среды [1].Среднеобъемная температура связана известной зависимостью [1] со среднеобъемным давлением и плотностью:Tm=pm/ρmRm, (1)где Rm - универсальная газовая постоянная.Уравнение (1) называют усредненным уравнением состояния среды [1], находящейся в помещении при пожаре. Уравнения развития пожара описывают изменение среднеобъемных параметров состояния во времени. Эти уравнения вытекают из основных законов физики: закона сохранения массы и первого закона термодинамики.
Кошмаров, Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении : учеб. пособие / Ю.А. Кошмаров. - М. : Академия ГПС МВД России, 2000. - 118 с.Koshmarov, Yu. A. Prognozirovanie opasnyh faktorov pozhara v pomeschenii : ucheb. posobie / Yu.A. Koshmarov. - M. : Akademiya GPS MVD Rossii, 2000. - 118 s.Сазонова, С. А. Расчет коэффициента теплопотерь на начальной стадии пожара с применением информационных технологий / С. А. Сазонова, С. Д. Николенко // Моделирование систем и процессов. - 2016. - Т. 9, № 4. -С. 63-68.Sazonova, S. A. Raschet koefficienta teplopoter' na nachal'noy stadii pozhara s primeneniem informacionnyh tehnologiy / S. A. Sazonova, S. D. Nikolenko // Modelirovanie sistem i processov. - 2016. - T. 9, № 4. -S. 63-68.Сазонова, С.А. Численное решение задач в сфере пожарной безопасности / С.А. Сазонова, С.Д. Николенко // Моделирование систем и процессов. - 2016. - Т. 9, № 4. - С. 68-71.Sazonova, S.A. Chislennoe reshenie zadach v sfere pozharnoy bezopasnosti / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko // Modelirovanie sistem i processov. - 2016. - T. 9, № 4. - S. 68-71.Николенко, С.Д. Автоматизация расчетов по интегральной математической модели времени эвакуации людей при пожаре / С.Д. Николенко, С.А. Сазонова // Моделирование систем и процессов. - 2017. - Т. 10, № 1. - С. 43-49.Nikolenko, S.D. Avtomatizaciya raschetov po integral'noy matematicheskoy modeli vremeni evakuacii lyudey pri pozhare / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova // Modelirovanie sistem i processov. - 2017. - T. 10, № 1. - S. 43-49.Зайцев, А.М. Модификация размерностей коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и вывод уравнения нестационарной теплопроводности Фурье / А.М. Зайцев // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2011. - № 1. - С. 117-126.Zaycev, A.M. Modifikaciya razmernostey koefficientov teploprovodnosti, temperaturoprovodnosti i vyvod uravneniya nestacionarnoy teploprovodnosti Fur'e / A.M. Zaycev // Nauchnyy zhurnal stroitel'stva i arhitektury. - 2011. - № 1. - S. 117-126.Зайцев, А.М. Выход токсичных летучих веществ из отделочных строительных материалов на ранней стадии пожара / А.М. Зайцев, А.В. Заряев, А.Н. Лукин, О.Б. Рудаков // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. - 2011. - № 3-4. - С. 127-133.Zaycev, A.M. Vyhod toksichnyh letuchih veschestv iz otdelochnyh stroitel'nyh materialov na ranney stadii pozhara / A.M. Zaycev, A.V. Zaryaev, A.N. Lukin, O.B. Rudakov // Nauchnyy vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Fiziko-himicheskie problemy i vysokie tehnologii stroitel'nogo materialovedeniya. - 2011. - № 3-4. - S. 127-133.Обобщенный критерий химической и пожарной безопасности сольвентов / О.Б. Рудаков, Д.С. Беляев, Д.Б. Паринов, Л.В. Рудакова // Пожарная безопасность. - 2005. - № 6. - С. 81-85.Obobschennyy kriteriy himicheskoy i pozharnoy bezopasnosti sol'ventov / O.B. Rudakov, D.S. Belyaev, D.B. Parinov, L.V. Rudakova // Pozharnaya bezopasnost'. - 2005. - № 6. - S. 81-85.Зайцев, А.М. Расчет предела огнестойкости ограждающих конструкций при различных условиях теплообмена на противоположных поверхностях / А.М. Зайцев // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. - 2017. - № 2 (23). - С. 46-58.Zaycev, A.M. Raschet predela ognestoykosti ograzhdayuschih konstrukciy pri razlichnyh usloviyah teploobmena na protivopolozhnyh poverhnostyah / A.M. Zaycev // Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii. - 2017. - № 2 (23). - S. 46-58.Колотушкин, В.В. Постановка эксперимента для исследования параметров пламеотсечных защитных установок / В.В. Колотушкин, Ю.В. Сычева // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2014. - № 3 (16). - С. 33-37.Kolotushkin, V.V. Postanovka eksperimenta dlya issledovaniya parametrov plameotsechnyh zaschitnyh ustanovok / V.V. Kolotushkin, Yu.V. Sycheva // Nauchnyy zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. - 2014. - № 3 (16). - S. 33-37.Баскаков, П.А. Теоретическая оценка параметров пламеотсечных защитных устройств / П.А. Баскаков, В.В. Колотушкин // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2012. - № 2. - С. 74-78.Baskakov, P.A. Teoreticheskaya ocenka parametrov plameotsechnyh zaschitnyh ustroystv / P.A. Baskakov, V.V. Kolotushkin // Nauchnyy zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. - 2012. - № 2. - S. 74-78.Колотушкин, В.В. Жидкостная очистка дымовых газов [Текст] / В.В. Колотушкин, Ю.В. Колотушкина // Твердые бытовые отходы. - 2007. - № 1. - С. 22-23.Kolotushkin, V.V. Zhidkostnaya ochistka dymovyh gazov [Tekst] / V.V. Kolotushkin, Yu.V. Kolotushkina // Tverdye bytovye othody. - 2007. - № 1. - S. 22-23.Колотушкин, В.В. Экологическое оздоровление окружающей среды на предприятиях стройиндустрии / В.В. Колотушкин, И.М. Пырьев, А.В. Пальчиковский // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Инженерные системы зданий и сооружений. - 2005. - № 2. - С. 109-114.Kolotushkin, V.V. Ekologicheskoe ozdorovlenie okruzhayuschey sredy na predpriyatiyah stroyindustrii / V.V. Kolotushkin, I.M. Pyr'ev, A.V. Pal'chikovskiy // Nauchnyy vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Inzhenernye sistemy zdaniy i sooruzheniy. - 2005. - № 2. - S. 109-114.Зайцев, А.М. Пожары в России: их влияние на здоровье людей и загрязнение окружающей среды / А.М. Зайцев, М.Д. Грошев, О.Б. Рудаков // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. - 2009. - № 2. - С. 113-120.Zaycev, A.M. Pozhary v Rossii: ih vliyanie na zdorov'e lyudey i zagryaznenie okruzhayuschey sredy / A.M. Zaycev, M.D. Groshev, O.B. Rudakov // Nauchnyy vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Fiziko-himicheskie problemy i vysokie tehnologii stroitel'nogo materialovedeniya. - 2009. - № 2. - S. 113-120.Безопасность жизнедеятельности : лабораторный практикум для студентов всех строительных специальностей / В.Я. Манохин, А.М. Зайцев, В.В. Колотушкин, В.И. Буянов, Е.А. Жидко, Н.В. Заложных, Э.В. Соловьева. - Воронеж, 2003. - 93 с.Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti : laboratornyy praktikum dlya studentov vseh stroitel'nyh special'nostey / V.Ya. Manohin, A.M. Zaycev, V.V. Kolotushkin, V.I. Buyanov, E.A. Zhidko, N.V. Zalozhnyh, E.V. Solov'eva. - Voronezh, 2003. - 93 s.Николенко, С.Д. Обеспечение безопасности земляных работ с применением расчетов прикладной механики / С.Д. Николенко, С.А. Сазонова // Моделирование систем и процессов. - 2016. - Т. 9, № 4. - С. 47-51.Nikolenko, S.D. Obespechenie bezopasnosti zemlyanyh rabot s primeneniem raschetov prikladnoy mehaniki / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova // Modelirovanie sistem i processov. - 2016. - T. 9, № 4. - S. 47-51.Николенко, С.Д. Сравнительный анализ быстровозводимых сооружений для использования в чрезвычайных ситуациях / С.Д. Николенко, И.В. Михневич // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. - 2013. - № 4 (13). - С. 43-48.Nikolenko, S.D. Sravnitel'nyy analiz bystrovozvodimyh sooruzheniy dlya ispol'zovaniya v chrezvychaynyh situaciyah / S.D. Nikolenko, I.V. Mihnevich // Nauchnyy zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. - 2013. - № 4 (13). - S. 43-48.Михневич, И.В. Разработка технологии производства быстровозводимого сооружения / И.В. Михневич, С.Д. Николенко // Проблемы безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций : сборник статей по материалам всероссийской научно-практической конференции 21 декабря 2012 года. - Воронеж: Воронежский институт ГПС МЧС России, 2012. - С. 224-225.Mihnevich, I.V. Razrabotka tehnologii proizvodstva bystrovozvodimogo sooruzheniya / I.V. Mihnevich, S.D. Nikolenko // Problemy bezopasnosti pri likvidacii posledstviy chrezvychaynyh situaciy : sbornik statey po materialam vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii 21 dekabrya 2012 goda. - Voronezh: Voronezhskiy institut GPS MChS Rossii, 2012. - S. 224-225.Обеспечение безопасности труда и мероприятия по защите атмосферы на асфальтобетонных заводах / С.Д. Николенко, С.А. Сазонова, В.Я. Манохин, М.В. Манохин // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. - 2016. - № 1 (12). - С. 108-110.Obespechenie bezopasnosti truda i meropriyatiya po zaschite atmosfery na asfal'tobetonnyh zavodah / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova, V.Ya. Manohin, M.V. Manohin // Nauchnyy vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Fiziko-himicheskie problemy i vysokie tehnologii stroitel'nogo materialovedeniya. - 2016. - № 1 (12). - S. 108-110.Охрана окружающей среды и обеспечение безопасности труда на асфальтобетонных заводах / С.А. Сазонова, С.Д. Николенко, В.Я. Манохин, М.В. Манохин // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. - 2016. - № 1 (12). - С. 111-114.Ohrana okruzhayuschey sredy i obespechenie bezopasnosti truda na asfal'tobetonnyh zavodah / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, V.Ya. Manohin, M.V. Manohin // Nauchnyy vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Fiziko-himicheskie problemy i vysokie tehnologii stroitel'nogo materialovedeniya. - 2016. - № 1 (12). - S. 111-114.Требования к безопасности труда и пожаровзрывобезопасность при эксплуатации асфальтобетонных заводов / М.В. Манохин, В.Я. Манохин, С.А. Сазонова, С.Д. Николенко // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Высокие технологии. Экология. - 2016. - № 1. - С. 16-21.Trebovaniya k bezopasnosti truda i pozharovzryvobezopasnost' pri ekspluatacii asfal'tobetonnyh zavodov / M.V. Manohin, V.Ya. Manohin, S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko // Nauchnyy vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Vysokie tehnologii. Ekologiya. - 2016. - № 1. - S. 16-21.Сазонова, С.А. Транспортное резервирование систем теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. № 2. - С. 99-101.Sazonova, S.A. Transportnoe rezervirovanie sistem teplosnabzheniya / S.A. Sazonova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2011. - T. 7. № 2. - S. 99-101.Сазонова, С.А. Решение задачи статического оценивания систем теплоснабжения [Текст] / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7, № 5. - С. 43-46.Sazonova, S.A. Reshenie zadachi staticheskogo ocenivaniya sistem teplosnabzheniya [Tekst] / S.A. Sazonova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2011. - T. 7, № 5. - S. 43-46.Сазонова, С.А. Обеспечение безопасности функционирования трубопроводных систем при реализации математических моделей на основе функционального эквивалентирования / С.А. Сазонова, В.Я. Манохин, М.В. Манохин // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. - 2015. - № 2 (15). - С. 32-36.Sazonova, S.A. Obespechenie bezopasnosti funkcionirovaniya truboprovodnyh sistem pri realizacii matematicheskih modeley na osnove funkcional'nogo ekvivalentirovaniya / S.A. Sazonova, V.Ya. Manohin, M.V. Manohin // Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii. - 2015. - № 2 (15). - S. 32-36.Сазонова, С.А. Методы обоснования резервов при проектировании гидравлических систем / С.А. Сазонова, А.Б. Мезенцев // Моделирование систем и процессов. - 2015. - Т. 8, № 2. - С. 37-40.Sazonova, S.A. Metody obosnovaniya rezervov pri proektirovanii gidravlicheskih sistem / S.A. Sazonova, A.B. Mezencev // Modelirovanie sistem i processov. - 2015. - T. 8, № 2. - S. 37-40.Сазонова, С.А. Структурное резервирование систем теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2010. - Т. 6, № 12. - С. 179-183.Sazonova, S.A. Strukturnoe rezervirovanie sistem teplosnabzheniya / S.A. Sazonova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2010. - T. 6, № 12. - S. 179-183.Сазонова, С.А. Решение вспомогательных задач диагностики утечек для обеспечения безопасности функционирующих трубопроводных систем / С.А. Сазонова // Моделирование систем и процессов. - 2015. - Т. 8, № 1. - С. 57-59.Sazonova, S.A. Reshenie vspomogatel'nyh zadach diagnostiki utechek dlya obespecheniya bezopasnosti funkcioniruyuschih truboprovodnyh sistem / S.A. Sazonova // Modelirovanie sistem i processov. - 2015. - T. 8, № 1. - S. 57-59.Квасов, И.С. Диагностика утечек в трубопроводных системах при неплотной манометрической съемке / И.С. Квасов, М.Я. Панов, С.А. Сазонова // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 1999. - № 9. - С. 66-70.Kvasov, I.S. Diagnostika utechek v truboprovodnyh sistemah pri neplotnoy manometricheskoy s'emke / I.S. Kvasov, M.Ya. Panov, S.A. Sazonova // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Stroitel'stvo. - 1999. - № 9. - S. 66-70.Николенко, С.Д. Дистанционное обнаружение утечек в гидравлических системах с целью обеспечения безопасности функционированияпри своевременном предупреждении аварий / С.Д. Николенко, С.А. Сазонова // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. - 2016. - № 1 (7). - С. 151-153.Nikolenko, S.D. Distancionnoe obnaruzhenie utechek v gidravlicheskih sistemah s cel'yu obespecheniya bezopasnosti funkcionirovaniyapri svoevremennom preduprezhdenii avariy / S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova // Nauchnyy vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Informacionnye tehnologii v stroitel'nyh, social'nyh i ekonomicheskih sistemah. - 2016. - № 1 (7). - S. 151-153.Черкасов, О.Н. Повышение эффективности управления автотранспортом на базе современных информационных технологий / О.Н. Черкасов, Г.Е. Ковалев, В.Е. Межов, В.К. Зольников // Информационные технологии моделирования и управления. - 2005. - № 2 (20). - С. 178-184.Cherkasov, O.N. Povyshenie effektivnosti upravleniya avtotransportom na baze sovremennyh informacionnyh tehnologiy / O.N. Cherkasov, G.E. Kovalev, V.E. Mezhov, V.K. Zol'nikov // Informacionnye tehnologii modelirovaniya i upravleniya. - 2005. - № 2 (20). - S. 178-184.Фортинский, Ю.К. Создание подсистемы верификации сложных цифровых микросхем с учетом радиационного воздействия / Ю.К. Фортинский, В.К. Зольников, М.В. Конарев. - Воронеж, 2011. - 208 с.Fortinskiy, Yu.K. Sozdanie podsistemy verifikacii slozhnyh cifrovyh mikroshem s uchetom radiacionnogo vozdeystviya / Yu.K. Fortinskiy, V.K. Zol'nikov, M.V. Konarev. - Voronezh, 2011. - 208 s.Зольников, В.К. Математическое обеспечение учета импульсного излучения в САПР сквозного проектирования СБИС / В.К. Зольников // Системы управления и информационные технологии. - 2009. - Т. 35, № 1-2. - С. 242-244.Zol'nikov, V.K. Matematicheskoe obespechenie ucheta impul'snogo izlucheniya v SAPR skvoznogo proektirovaniya SBIS / V.K. Zol'nikov // Sistemy upravleniya i informacionnye tehnologii. - 2009. - T. 35, № 1-2. - S. 242-244.Машевич, П.Р. Инструментальные средства автоматизации проектирования изделий микроэлектроники дизайн-центра / П.Р. Машевич, В.К. Зольников, К.И. Таперо. - Воронеж, 2006. - 179 с.Mashevich, P.R. Instrumental'nye sredstva avtomatizacii proektirovaniya izdeliy mikroelektroniki dizayn-centra / P.R. Mashevich, V.K. Zol'nikov, K.I. Tapero. - Voronezh, 2006. - 179 s.Жидко, Е.А. Информационная безопасность модернизируемой России: постановка задачи / Е.А. Жидко, Л.Г. Попова // Информация и безопасность. - 2011. - Т. 14, № 2. - С. 181-190.Zhidko, E.A. Informacionnaya bezopasnost' moderniziruemoy Rossii: postanovka zadachi / E.A. Zhidko, L.G. Popova // Informaciya i bezopasnost'. - 2011. - T. 14, № 2. - S. 181-190.Жидко, Е.А. Информационная и интеллектуальная поддержка управления развитием социально-экономических систем / Е.А. Жидко, Л.Г. Попова // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2014. - № 10 (93). - С. 12-19.Zhidko, E.A. Informacionnaya i intellektual'naya podderzhka upravleniya razvitiem social'no-ekonomicheskih sistem / E.A. Zhidko, L.G. Popova // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2014. - № 10 (93). - S. 12-19.Жидко, Е.А. Человеческий фактор как аргумент информационной безопасности компании / Е.А. Жидко, Л.Г. Попова // Информация и безопасность. - 2012. - Т. 15, № 2. - С. 265-268.Zhidko, E.A. Chelovecheskiy faktor kak argument informacionnoy bezopasnosti kompanii / E.A. Zhidko, L.G. Popova // Informaciya i bezopasnost'. - 2012. - T. 15, № 2. - S. 265-268.