Физико-математическое моделирование зажигания древесины в результате точечного источника теплового воздействия

Автор: Денис Петрович Касымов

Соавторы: Матвиенко Олег Викторович, Лобода Егор Леонидович, Луценко Анастасия Владимировна

Организация: Национальный исследовательский Томский государственный университет

Физико-математическое моделирование зажигания древесины в результате точечного источника теплового воздействия

В настоящее время существует множество математических моделей лесных пожаров, но только небольшая их часть учитывает вклад горящих и тлеющих частиц в распространение пожара. При этом расчёты основываются на приблизительных характеристиках, так как точных данных до сих пор не существует.

Для тестирования и верификации разрабатываемой математической модели, предложенной в статье [1], для моделирования процесса зажигания древесины горящими частицами, образовавшимися в результате горения фронта низового лесного пожара, была проведена серия экспериментов по определению вероятности воспламенения и времени зажигания образцов древесины в результате одиночной частицы, а также группы частиц. Методика проведения эксперимента и лабораторное оборудование представлены в [2].

В результате математического моделирования зажигания слоя лесных горючих материалов тлеющими сосновыми веточками, а также сравнения с результатами проведенного эксперимента установлено [3], что для инициирования процесса зажигания тлеющая частица должна обладать значительной тепловой энергией. Для частиц малых размеров, запасенного в них тепла оказывается недостаточным для инициирования пиролиза и зажигания температуры. Если размеры частицы достигают критического значения, то в прилегающей к ней области начинается процесс пиролиза. Смешение продуктов пиролиза с атмосферным кислородом приводит к вспышке, сопровождаемой резким, пикообразным ростом температуры. После выгорания газообразных продуктов пиролиза в данной области пространства режим горения сменяется режимом тления. При этом зона пиролиза распространяется во внешнюю по отношению к частице область. Если размеры частицы достаточно большие, то после зажигания слоя ЛГМ возникает режим пламенного горения в газовой фазе. 

 1.Matvienko O. V., Kasymov D. P., Filkov A. I., Daneyko O. I., Gorbatov D. A. Simulation of fuel bed ignition by wildland firebrands. International Journal of Wildland Fire (2018. Vol. 27, 550-561.https://doi.org/10.1071/WF17083).

2.Тараканова В.А., Касымов Д.П. Изучение в лабораторных условиях взаимодействия горящих и тлеющих частиц природного происхождения с плоской поверхностью различных строительных материалов из древесины //Всероссийская молодежная научная конференция «Все грани математики и механики» : сборник статей. Томск: Издательский Дом ТГУ, 2019. С. 64-76.

 

3.Kasymov D. P., Tarakanova V. A., Martynov P. S., Agafontsev M. V. Studying firebrands interaction with flat surface of various wood construction materials in laboratory conditions. Journal of Physics Conference Series. 11/2019; 1359:012092., DOI:10.1088/1742-6596/1359/1/012092.