Оценка точности моделирования на основе двухзонного подхода для анализа пожарной безопасности объектов ядерной энергетики
Аннотация
Проанализирована возможность использования двухзонной модели для моделирования пожаров на объектах ядерной энергетики, в частности, на транспортабельных ядерных энергетических установках (ТЯЭУ), таких как плавучий энергоблок (ПЭБ).
Для учета неопределенностей параметров проведения множества расчетов, а также в случае возникновения пожарной ситуации специфика ТЯЭУ требует быстрой оценки и выдачи правильных рекомендаций с целью предотвращения опасных последствий. Для этого нужна экспресс-методика. Выделены основные характеристики данных установок: компактные помещения, возможность отсутствия вентиляции, разноуровневое расположение объектов, существенная роль теплопроводности между помещениями. Изучены существующие мировые направления моделирования пожаров и сделан вывод, что использование двухзонного моделирования дает требуемый компромисс между точностью и скоростью расчетов. Для практических целей предложено адаптировать существующий опыт зонного моделирования на основе разработки кода ПАБМТ (пожары, анализ безопасности, морской транспорт). С целью оценки точности кода выполнено сравнение двухзонного моделирования с результатами экспериментов и расчетами по коду расчетной гидродинамики (CFD). Рассмотрены случаи, близкие по характеристикам к условиям ТЯЭУ: пожары в комнате, цилиндрическом помещении и технологических помещениях ПЭБ. Для оценки точности использованы параметры температуры верхнего слоя горячих газов, давления и концентрации кислорода. Полученные результаты показывают, что оценка относительной разницы для кода ПАБМТ хорошо согласуется с другими работами и код может быть использован в качестве основы для экспресс-оценок пожарной ситуации на ТЯЭУ.
Литература
2. Peacock R.D., Jones W.W., Reneke P.A., Forney G.P. CFAST — Consol-idated Model of Fire Growth and Smoke Transport (Version 7): Тech. Reference Guide // NIST Technical Note. 2016. V. 1.
3. Воробьев Ю.Б., Ганжинов А.М., Карнаухов В.Е., Уртенов Д.С., Устинов В.С. Опыт использования расчетных кодов для моделирования пожаров на объектах транспортных ядерных энергетических установок // Вестник МЭИ. 2016. № 5. С. 39—48.
4. Verification and Validation of Selected Fire Models for Nuclear Power Plant Applications. NUREG-1824. 2007. V. 1 — 7.
5. Peacock R.D., Forney G.P., Reneke P.A. CFAST — Consolidated Fire And Smoke Transport (Version 7): Verification and Validation Guide // NIST Technical Note. 2006. V 3.
6. Hoover J.B. Application of the CFAST Zone Model to Ships — Fire Specification Parameters // J. Fire Protection Eng. 2008. V. 18. Pp. 199—222.
7. Reneke P.A. e. a. A Comparison of CFAST Predictions to USCG Real-Scale Fire Tests // J. Fire Protection Eng. 2001. V. 11. Pp. 43—68.
8. Bhargab D., Apurba K. A Comparative Study on the Application of Simulation Techniques for Shipboard Fire Safety Analysis // Reliability, Risk and Safety: Theory and Appl. London: Taylor & Francis Group, 2010. Pp. 931—938.
9. ANSYS CFX-Solver Theory Guide. Release 14.0, 2011.
10. McGrattan K. e. a. Fire Dynamics Simulator User’s Guide. NIST Spe-cial Publ., 2013.
11. NFPA 204—2007. Standard for Smoke and Heat Venting.
---
Для цитирования: Воробьев Ю.Б., Уртенов Д.С., Карнаухов В.Е., Подгорный В.Н., Эйхорн Ю.Н., Лукашенко М.Л. Оценка точности моделирования на основе двухзонного подхода для анализа пожарной безопасности объектов ядерной энергетики // Вестник МЭИ. 2019. № 2. С. 21—28. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-2-21-28.
#
1. Fire Dynamics Tools (FDT): Quantitative Fire Hazard Analysis Methods for the U.S. Nuclear Regulatory Commission Fire Protection Inspection Program. Final Rep. NUREG-1805, 2004;1;1—2.
2. Peacock R.D., Jones W.W., Reneke P.A., Forney G.P. CFAST — Consol-idated Model of Fire Growth and Smoke Transport (Version 7): Тech. Reference Guide. NIST Technical Note. 2016;1.
3. Vorob'ev Yu.B., Ganzhinov A.M., Karnauhov V.E., Urtenov D.S., Ustinov V.S. Opyt Ispol'zovaniya Ras- chetnyh Kodov dlya Modelirovaniya Pozharov na Ob'ektah Transportnyh Yadernyh Energeticheskih Ustanovok. Vestnik MEI. 2016;5:39—48. (in Russian).
4. Verification and Validation of Selected Fire Models for Nuclear Power Plant Applications. NUREG-1824. 2007;1 — 7.
5. Peacock R.D., Forney G.P., Reneke P.A. CFAST — Consolidated Fire And Smoke Transport (Version 7): Verification and Validation Guide. NIST Technical Note. 2006;3.
6. Hoover J.B. Application of the CFAST Zone Model to Ships — Fire Specification Parameters. J. Fire Protection Eng. 2008;18:199—222.
7. Reneke P.A. e. a. A Comparison of CFAST Predictions to USCG Real-Scale Fire Tests. J. Fire Protection Eng. 2001;11:43—68.
8. Bhargab D., Apurba K. A Comparative Study on the Application of Simulation Techniques for Shipboard Fire Safety Analysis. Reliability, Risk and Safety: Theory and Appl. London: Taylor & Francis Group, 2010: 931—938.
9. ANSYS CFX-Solver Theory Guide. Release 14.0, 2011.
10. McGrattan K. e. a. Fire Dynamics Simulator User’s Guide. NIST Spe-cial Publ., 2013.
11. NFPA 204—2007. Standard for Smoke and Heat Venting.
---
For citation: Vorobyev Yu.B., Urtenov D.S., Karnaukhov V.E., Podgornyi V.N., Eikhorn Yu.N., Lukashenko M.L. About the Accuracy of Modeling Based on the Two-Zone Approach for Analyzing the Fire Safety of Nuclear Power Facilities. Bulletin of MPEI. 2019;2:21—28. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-2-21-28.
