Експериментальне визначення параметрів диспергування води при гасінні пожеж авіаційними засобами
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.298916Ключові слова:
повітряне пожежогасіння, параметри дисперсності води, моделювання текстильних резервуарів, Python скриптАнотація
Представлено результати експериментального дослідження гідродинамічних процесів при скиданні води з висоти та їх вплив на рух рідини з метою оптимізації процесів авіаційного гасіння пожеж.
Основні параметри диспергування води визначалися на основі серії експериментів. Встановлено, що середній діаметр крапель при скиданні з висоти 10 метрів становить 2.5 мм, з максимальною відстанню розпилу до 15 метрів. Розподіл крапель за розмірами показав, що 30% крапель мають діаметр менше 2 мм, 50% - від 2 до 5 мм, та 20% - більше 5 мм.
Під час експериментів було визначено, що час виливу води з ємності становить 3 секунди, а швидкість руху водяних фракцій при скиданні з висоти 10 метрів - 9.8 м/с. Зі збільшенням висоти скидання на 5 метрів швидкість руху води збільшувалася на 20%.
Одним з ключових моментів дослідження є вдосконалення рівняння Торічеллі за допомогою введення коефіцієнта K (0.85), що враховує в'язкість та щільність води, що покращило точність розрахунків на 15% порівняно зі стандартним рівнянням.
Для обробки та інтерпретації відеоданих було використано Python разом з бібліотеками, такими як OpenCV для обробки зображень, NumPy для високоефективних математичних обчислень та Matplotlib для візуалізації даних. Отримані дані відкривають нові перспективи для розробки стратегій авіаційного гасіння пожеж, забезпечуючи збільшення площі покриття на 20% та зниження часу гасіння на 25%.
Вдосконалено рівняння Торічеллі та розроблено нову методику для експериментального визначення параметрів диспергування води, яка має важливе практичне застосування у сфері пожежної безпеки.
У сфері пожежної безпеки отримані дані можуть бути використані для покращення стратегій авіаційного гасіння пожеж, що забезпечить більшу ефективність та безпеку
Посилання
- Panchenko, S., Nizhnyk, V., Bychenko, A. (2021) Tendentsiyi zastosuvannia aviatsiynoi tekhniky dlia hasinnia pozhezh. Nadzvychaini sytuatsiyi ta likvidatsiya, 5 (1), 104–114. Available at: https://fire-journal.ck.ua/index.php/fire/article/view/92
- Panchenko, S., Nizhnyk, V., Bychenko, A. (2023). Alhorytmy vykorystannia pozhezhnoi aviatsiyi dlia hasinnia lisovykh pozhezh. Nadzvychaini sytuatsiyi ta likvidatsiya, 7 (1), 77–88. Available at: https://fire-journal.ck.ua/index.php/fire/article/view/149
- Panchenko, S., Nizhnyk, V., Bychenko, A., Lutsenko, Yu. (2022). Analysis of research on the influence of surface tension forces on the dispersity of droplets during extinguishing forest fires by aviation equipment. Scientific Bulletin: Сivil Protection and Fire Safety, 1 (13), 55–63. https://doi.org/10.33269/nvcz.2022.1(13).55-63
- Meleschenko, R. G., Muntyan, V. K., Tarasenko, A. A. (2016). Evaluating the effectiveness of fire aircraft An-32P and feasibility test of their involvement in the localization of wildfires. Problemy pozhezhnoi bezpeky, 39, 171–178. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Ppb_2016_39_29
- Meleschenko, R. G., Mountyan, V. K. (2014). Statistical analysis of model parameters discharge of water from a fire plane An-32F. Problemy pozhezhnoi bezpeky, 35, 151–162. Available at: http://nuczu.edu.ua/sciencearchive/ProblemsOfFireSafety/vol35/meleschenko.pdf
- Carriere, T., Butz, J., Naha, S., Brewer, A., Abbud-Madrid, A. (2012). Fire Suppression Tests Using a Handheld Water Mist Extinguisher Designed for the International Space Station. 42nd International Conference on Environmental Systems. https://doi.org/10.2514/6.2012-3513
- Rodriguez, B. R. (2013). Development of the International Space Station (ISS) Fine Water Mist (FWM) Portable Fire Extinguisher. 43rd International Conference on Environmental Systems. https://doi.org/10.2514/6.2013-3413
- Volkov, R. S., Kuznetsov, G. V., Strizhak, P. A. (2012). Numerical Estimation of Optimum Sizes for Water Drops at the Conditions of Its Dispersion by Firefighting Devices at Placements. Fire and Explosion Safety, 21 (5), 74–78. https://doi.org/10.18322/pvb.2012.21.05.74-78
- Strizhak, P. A. (2013). Numerical Investigation of Evaporation Conditions for Set of Water Drops at the Moving after High Temperature Gas Mixture. Fire and Explosion Safety, 21 (8), 26–31. https://doi.org/10.18322/pvb.2012.21.08.26-31
- Strizhak, P. A. (2013). Numerical Analysis of Evaporation Process for Droplet Moving at the Water Jet Through High Temperature Combustion Products. Fire and Explosion Safety, 21 (9), 17–22. https://doi.org/10.18322/pvb.2012.21.09.17-22
- Vysokomornaya, O. V., Kuznetsov, G. V., Strizhak, P. A. (2013). Heat and mass transfer in the process of movement of water drops in a high-temperature gas medium. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 86 (1), 62–68. https://doi.org/10.1007/s10891-013-0805-3
- Shaw, A. R., Smith Sawyer, H., LeBoeuf, E. J., McDonald, M. P., Hadjerioua, B. (2017). Hydropower Optimization Using Artificial Neural Network Surrogate Models of a High‐Fidelity Hydrodynamics and Water Quality Model. Water Resources Research, 53 (11), 9444–9461. https://doi.org/10.1002/2017wr021039
- Meacham, J. M., Varady, M. J., Degertekin, F. L., Fedorov, A. G. (2005). Droplet formation and ejection from a micromachined ultrasonic droplet generator: Visualization and scaling. Physics of Fluids, 17 (10). https://doi.org/10.1063/1.1921249
- James, A. J., Smith, M. K., Glezer, A. (2003). Vibration-induced drop atomization and the numerical simulation of low-frequency single-droplet ejection. Journal of Fluid Mechanics, 476, 29–62. https://doi.org/10.1017/s0022112002002860
- Riboux, G., Gordillo, J. M. (2015). The diameters and velocities of the droplets ejected after splashing. Journal of Fluid Mechanics, 772, 630–648. https://doi.org/10.1017/jfm.2015.223
- Shrigondekar, H., Chowdhury, A., Prabhu, S. V. (2021). Performance of water mist system with base injection in extinguishing small container fires. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 71, 104448. https://doi.org/10.1016/j.jlp.2021.104448
- Das, B. K., Jha, D. N., Sahu, S. K., Yadav, A. K., Raman, R. K., Kartikeyan, M. (2022). Analysis of Variance (ANOVA) and Design of Experiments. Concept Building in Fisheries Data Analysis, 119–136. https://doi.org/10.1007/978-981-19-4411-6_7
- Airbus successfully tests firefighting kit on A400M. Available at: https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2022-07-airbus-successfully-tests-firefighting-kit-on-a400m
- Holubiev, S. O., Lebid, O. H., Cherniy, D. I. (2019). Zasoby kompiuternoho modeliuvannia v haluzi obchysliuvalnoi hidrodynamiky. Matematychne modeliuvannia v ekonomitsi, 2, 21–39. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/mmve_2019_2_4
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Serhii Panchenko, Artem Bychenko, Vadym Nizhnyk
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.
