Розробка стохастичної моделі теплового випромінювання від пожежі розливу горючої рідини

Автор(и)

  • Володимир Вікторович Олійник Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5193-1775

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.288341

Ключові слова:

розлив горючої рідини, пожежа розливу, стохастична модель, тепловий потік

Анотація

Об'єктом дослідження є процес горіння рідини в басейні, а предметом дослідження – характеристики випадкового процесу, що описує тепловий потік випромінюванням. Такими, зокрема, є закон розподілу, математичне очікування і кореляційна функція. Проведено експериментальне дослідження горіння відпрацьованого моторного мастила в басейні розмірами 9,5×8,7 м2. Шляхом проведення відеозйомки з подальшим аналізом окремих кадрів визначено математичне очікування і дисперсію площі поперечного перерізу полум’я. Перевірка гіпотези про нормальний закон розподілу площі поперечного перерізу показала, що з довірчою імовірністю 0,95 висунута гіпотеза не суперечить експериментальним даним. Побудовано вибіркову кореляційну функцію та її апроксимацію у вигляді σ2exp(–α|τ|). Внаслідок лінійного зв’язку між площею поперечного перерізу і тепловим потоком випромінюванням від пожежі останній також буде мати нормальний закон розподілу. При цьому величина пульсацій (відношення середньоквадратичного відхилення до математичного очікування) для цих випадкових процесів буде однаковою. Однаковим буде і значення параметра α кореляційної функції.

З урахуванням інерційних властивостей пристрою для вимірювання щільності теплового потоку проведено порівняння експериментально виміряних значень щільності теплового потоку з розрахунковими. Результати вимірювань потрапляють в інтервали, що відповідають довірчій імовірності 0,95. При цьому максимальне відхилення між розрахунковими і експериментальними даними складає 14 %. З практичної точки зору побудована стохастична модель відкриває можливості для врахування випадкових пульсацій полум’я при визначенні безпечних зон для розташування особового складу та техніки. Модель може бути використана для уточнення теплового впливу пожежі на сталеві і бетонні конструкції

Біографія автора

Володимир Вікторович Олійник, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент, начальник кафедри

Кафедра пожежної і техногенної безпеки об'єктів та технологій

Посилання

  1. Raja, S., Tauseef, S. M., Abbasi, T., Abbasi, S. A. (2018). Risk of Fuel Spills and the Transient Models of Spill Area Forecasting. Journal of Failure Analysis and Prevention, 18 (2), 445–455. doi: https://doi.org/10.1007/s11668-018-0429-1
  2. Migalenko, K., Nuianzin, V., Zemlianskyi, A., Dominik, A., Pozdieiev, S. (2018). Development of the technique for restricting the propagation of fire in natural peat ecosystems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (91)), 31–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121727
  3. Vasilchenko, A., Otrosh, Y., Adamenko, N., Doronin, E., Kovalov, A. (2018). Feature of fire resistance calculation of steel structures with intumescent coating. MATEC Web of Conferences, 230, 02036. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823002036
  4. Loboichenko, V., Strelec, V. (2018). The natural waters and aqueous solutions express-identification as element of determination of possible emergency situation. Water and Energy International, 61 (9), 43–50. Available at: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/10156
  5. Kustov, M. V., Kalugin, V. D., Tutunik, V. V., Tarakhno, E. V. (2019). Physicochemical principles of the technology of modified pyrotechnic compositions to reduce the chemical pollution of the atmosphere. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 1, 92–99. doi: https://doi.org/10.32434/0321-4095-2019-122-1-92-99
  6. Popov, O., Iatsyshyn, A., Kovach, V., Artemchuk, V., Kameneva, I., Taraduda, D. et al. (2020). Risk Assessment for the Population of Kyiv, Ukraine as a Result of Atmospheric Air Pollution. Journal of Health and Pollution, 10 (25), 200303. doi: https://doi.org/10.5696/2156-9614-10.25.200303
  7. Liu, J., Li, D., Wang, Z., Chai, X. (2021). A state-of-the-art research progress and prospect of liquid fuel spill fires. Case Studies in Thermal Engineering, 28, 101421. doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101421
  8. Chen, Y., Fang, J., Zhang, X., Miao, Y., Lin, Y., Tu, R., Hu, L. (2023). Pool fire dynamics: Principles, models and recent advances. Progress in Energy and Combustion Science, 95, 101070. doi: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2022.101070
  9. Guo, Y., Xiao, G., Wang, L., Chen, C., Deng, H., Mi, H. et al. (2023). Pool fire burning characteristics and risks under wind-free conditions: State-of-the-art. Fire Safety Journal, 136, 103755. doi: https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2023.103755
  10. Huang, X., Huang, T., Zhuo, X., Tang, F., He, L., Wen, J. (2021). A global model for flame pulsation frequency of buoyancy-controlled rectangular gas fuel fire with different boundaries. Fuel, 289, 119857. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119857
  11. Zhang, X., Fang, X., Miao, Y., Hu, L. (2020). Experimental study on pulsation frequency of free-, wall- and corner buoyant turbulent diffusion flames. Fuel, 276, 118022. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118022
  12. Biswas, K., Zheng, Y., Kim, C. H., Gore, J. (2007). Stochastic time series analysis of pulsating buoyant pool fires. Proceedings of the Combustion Institute, 31 (2), 2581–2588. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2006.07.234
  13. Sun, X., Hu, L., Zhang, X., Ren, F., Yang, Y., Fang, X. (2021). Experimental study on flame pulsation behavior of external venting facade fire ejected from opening of a compartment. Proceedings of the Combustion Institute, 38 (3), 4485–4493. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2020.06.181
  14. Kovalov, A., Otrosh, Y., Rybka, E., Kovalevska, T., Togobytska, V., Rolin, I. (2020). Treatment of Determination Method for Strength Characteristics of Reinforcing Steel by Using Thread Cutting Method after Temperature Influence. Materials Science Forum, 1006, 179–184. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1006.179
  15. Abramov, Y. A., Basmanov, O. E., Salamov, J., Mikhayluk, A. A. (2018). Model of thermal effect of fire within a dike on the oil tank. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, 95–101. doi: https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-2/12
  16. Abramov, Y., Basmanov, O., Salamov, J., Mikhayluk, A., Yashchenko, O. (2019). Developing a model of tank cooling by water jets from hydraulic monitors under conditions of fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (97)), 14–20. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154669
  17. Abramov, Y., Basmanov, O., Oliinik, V., Khmyrov, I., Khmyrova, A. (2022). Modeling the convective component of the heat flow from a spill fire at railway accidence. EUREKA: Physics and Engineering, 6, 128–138. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002702
  18. Shen, G., Zhou, K., Wu, F., Jiang, J., Dou, Z. (2018). A Model Considering the Flame Volume for Prediction of Thermal Radiation from Pool Fire. Fire Technology, 55 (1), 129–148. doi: https://doi.org/10.1007/s10694-018-0779-y
  19. Ji, J., Ge, F., Qiu, T. (2021). Experimental and theoretical research on flame emissivity and radiative heat flux from heptane pool fires. Proceedings of the Combustion Institute, 38 (3), 4877–4885. doi: https://doi.org/10.1016/j.proci.2020.05.052
  20. Li, Y., Jiang, J., Zhang, Q., Yu, Y., Wang, Z., Liu, H., Shu, C.-M. (2019). Static and dynamic flame model effects on thermal buckling: Fixed-roof tanks adjacent to an ethanol pool-fire. Process Safety and Environmental Protection, 127, 23–35. doi: https://doi.org/10.1016/j.psep.2019.05.001
  21. Abramov, Y., Basmanov, O., Oliinik, V., Kolokolov, V. (2022). Stochastic model of heating the shell of a tank under the thermal effect of a fire. Problems of Emergency Situations, 35, 4–16. doi: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2022-35-1
  22. Abramov, Yu. A., Basmanov, A. E. (2006). Otsenka pul'satsiy plameni pri gorenii nefteproduktov. Radioelektronika i informatika, 1 (32), 40–42. Available at: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/278
  23. Drysdale, D. (2011). An Introduction to Fire Dynamics. John Wiley & Sons. doi: https://doi.org/10.1002/9781119975465
  24. Otrosh, Y., Semkiv, O., Rybka, E., Kovalov, A. (2019). About need of calculations for the steel framework building in temperature influences conditions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 708 (1), 012065. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/708/1/012065
  25. Pospelov, B., Andronov, V., Rybka, E., Skliarov, S. (2017). Design of fire detectors capable of self-adjusting by ignition. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (9 (88)), 53–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108448
Розробка стохастичної моделі теплового випромінювання від пожежі розливу горючої рідини

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-31

Як цитувати

Олійник, В. В. (2023). Розробка стохастичної моделі теплового випромінювання від пожежі розливу горючої рідини. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(10 (125), 25–33. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.288341

Номер

Том 5 № 10 (125) (2023): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Volodymyr Oliinyk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.