Упрощенная математическая модель ингибирования экзотермических процессов при моделировании тушения лесного пожара


Просмотр статьи
PDF, 1,2 МБ

Simplified mathematical model of inhibition of exothermic processes in modeling forest fire extinguishing

A new physical and mathematical formulation of extinguishing a forest fire with an inhibitor solution distributed using an explosive charge is proposed in this paper. It is assumed that the water and the inhibitor are in the liquid dispersion state and move together with the medium. The inhibitor allows the disruption of exothermic reactions, while being partially consumed. The results of numerical simulations have shown that the presence of an inhibitor makes it possible to reduce the required mass of extinguishing composition for successful suppression of a forest fire. It is shown that these results are in good agreement with the known experimental data on the efficiency of replacing pure water with an inhibitor solution.

simulation of extinguishing a forest fire, the mechanics of reacting media, numerical modeling, inhibition of the combustion, dispersed water.

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.22.3.936


Том 22, выпуск 3, 2021 год



В данной работе предложена новая физико-математическая постановка тушения лесного пожара при помощи раствора ингибитора, распределяемого с помощью взрывного заряда. Предполагается, что вода и ингибитор находятся в жидкодисперсном состоянии и движутся вместе со средой. Ингибитор позволяет обрывать экзотермические реакции, частично расходуясь. Результаты численного моделирования показали, что наличие ингибитора позволяет уменьшить требуемую массу раствора для успешного тушения лесного пожара. Показано, что данные результаты хорошо согласуются с известными экспериментальными данными по эффективности замены чистой воды раствором ингибитора.

моделирование тушения, лесной пожар, механика реагирующих сред, численное моделирование, ингибирование горения, дисперсная вода

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.22.3.936


Том 22, выпуск 3, 2021 год



1. Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров // М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980. С. 195-198.
2. Satoh K., Maeda I., Kuwahara K., Yang K. A Numerical Study Of Water Dump In Aerial Fire Fighting // Fire Safety Science 8. 2005.P. 777-787. doi:10.3801/IAFSS.FSS.8-777.
3. LI Zheng, WANG Quan Experimental Study of Explosive Water Mist Extinguishing Fire // Procedia Engineering Volume 11, 2011, Pages 258-267.
4. Elin Kristin Dale Simulation and modelling of water spray in the 3D explosion simulation program FLACS URL: http://bora.uib.no/bitstream/handle/1956/1326/Masteroppgave-dale.pdf?sequence=1&isAllowed=y (датаобращения: 04.04.2020).
5. Dakshinamoorthy, D. ; Khopkar, A. R. ; Louvar, J. F. ; Ranade, V. V. CFD simulations to study shortstopping runaway reactions in a stirred vessel Journal of Loss Prevention in the Process Industries. Vol. 11, no. 5. 2004. P. 355-364. ISSN 0950-4230
6. Viswanath R. Katta , Fumiaki Takahashi , Gregory T. Linteris Fire-suppression characteristics of CF3H in a cup burner // Combustion and Flame, vol. 144. 2005. P. 645–661
7. Vamshi M. Korivi, Bradley A. Williams, Steven J. McCormick, Kshitij Deshmukh Fire Suppression Modeling using Computational Fluid Dynamics // Ground Vehicle Systems Engineering and Technology Symposium, 2014.
8. Korobeinichev O. P., Bolshova T. A., Shmakov A. G., Shvartsberg V. M. Skeletal Mechanism of Inhibition and Suppression of a Methane–Air Flame by Addition of Trimethyl Phosphate // Translated from Fizika Goreniya i Vzryva, Vol. 50, No. 2, 2014. P. 9–13. DOI: 10.1134/S0010508214020026
9. Wenzhou Du, Jie Zhang, Qingxin Xie, Yansong Zhang, Kuo Niu, Houwang Wang Experimental study on optimizing the inhibition effect of pre-injection inhibitor on coal spontaneous combustion // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental. Effects, 2020. DOI: 10.1080/15567036.2020.1780350
10. Коробейничев О. П., Шмаков А. Г., Чернов А. А., Большова Т. А., Шварцберг В. М., Куценогий К. П., Макаров В. И. Тушение пожаров с помощью аэрозолей растворов солей // Физика горения и взрыва. — 2010. — Т. 46, № 1. — С. 20-25.
11. Kataeva L.Y., Maslennikov D.A., Loshchilova N.A. On the laws of combustion wave suppression by free water in a homogeneous porous layer of organic combustible materials // Fluid Dynamics. 2016. Т. 51. № 3. С. 389-399.
12. Катаева, Л. Ю., Ильичева, М. Н., Лощилов, А. А. Математическое моделирование тушения лесного пожара капсулами с водой в термоактивной оболочке // Вычислительная механика сплошных сред, Т. 13, №3. 2020, С. 320-336. https://doi.org/https://doi.org/10.7242/1999-6691/2020.13.3.26
13. Масленников Д.А., Белоцерковская И.Е., Лощилов C.А. Особенности численного моделирования распространения суммарного теплового потока при лесных пожарах / под ред. Л.Ю. Катаева. – Н. Новгород: ООО «Стимул-СТ», 2013. – 109 с.
14. Бабкин А.В. Численные методы в задачах физики быстропротекающих процессов: учебник для втузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 520 с.
15. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы: Учеб, пособие для вузов. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989.— 432 с.