‫مروری بر نرمافزارهای شبیهسازی دینامیک آتش و تخلیه اضطراری‬
‫اعظم سادات هاشمی‪ ،1‬مهدی پروینی‬
‫‪2‬‬
‫‪ - 1‬دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی ‪ ،HSE‬سمنان‪ ،‬دانشگاه سمنان‪ ،‬دانشکده مهندسی شیمی و نفت‬
‫‪ - 2‬عضو هیئت علمی دانشگاه سمنان‪ ،‬سمنان‪ ،‬دانشگاه سمنان‪ ،‬دانشکده مهندسی شیمی و نفت‬
‫‪Azamhashemi@semnan.ac.ir‬‬
‫چکیده‪:‬‬
‫حر یق به عنوان یکی از مهمتر ین حوادثی که در هر سه مقولۀ ا یمنی‪ ،‬بهداشت و محیطز یست تأثیرگذار است‪ ،‬همواره موردتوجه بوده و پیشگیر ی و مقابله‬
‫با آن از اهمیت و یژهای برخوردار است‪ .‬تالشهای ز یاد ی بهمنظور بررسی و پیشبینی رفتار آتش و دود در شرا یط مختلف انجامشده است‪ .‬با پیشرفت‬
‫شبیهسازیهای کامپیوتری‪ ،‬استفاده از ا ین تکنیک در علم ا یمنی حر یق گسترش یافت‪ .‬مدلهای کامپیوتری امکان بررسی انواع حر یق را با صرف‬
‫کمتر ین زمان و هز ینه فراهم می کنند‪ .‬در ا ین پژوهش ابتدا مدل شبیهسازی د ینامیک آتش (‪ )FDS‬به عنوان یکی از رایجترین نرمافزارهای شبیهسازی‬
‫حر ی ق‪ ،‬معرفی و کاربردها‪ ،‬محدودیتها و اعتبارسنجی آن بررسیشده است‪ .‬در ادامه به قابلیتهای دو نرمافزار بسیار کاربردی ‪ Pyrosim‬برا ی‬
‫شبیهسازی حر یق و ‪ Pathfinder‬برای تخلیه نفرات پرداختهشده است‪ .‬نتا یج نشان میدهد که مدل ‪ FDS‬و نرمافزار ‪ Pyrosim‬ابزاری بسیاری مناسب‬
‫برای پیشبینی گسترش حر یق‪ ،‬گسترش دود و اطفاء آتش میباشند‪ .‬همچنین عملکرد نرمافزار ‪ Pathfindef‬در پیشبینی رفتار تخلیه بسیار قابل قبول‬
‫ارز یابی شد‪.‬‬
‫کلمات کلیدی‪ :‬شبیهسازی آتش‪ ،‬تخلیه اضطراری‪. Pathfinder، PYROS IM ،FDS ،‬‬
‫‪ 1‬‬
‫‪ .1‬مقدمه‬
‫حریق بهعنوان یکی از مهم ترین حوادثی که در هر سه مقولۀ ایمنی‪ ،‬بهداشت و محیطزیست تأثیرگذار است‪ ،‬همواره موردتوجه بوده و پیشگیری و مقابله‬
‫با آن از اهمیت ویژهای برخوردار است‪ .‬آمارهای منتشرشده در سالهای اخیر در آمریکا نشان میدهد اگرچه تعداد حریقهای رخداده‪ ،‬کاهشیافته است‪،‬‬
‫اما تلفات و خسارتهای مالی آن روندی صعودی دارد]‪ .[1‬بنا برگزارش ‪ [2] USFA 1‬در سال ‪ 7112‬در آمریکا ‪ 1019111‬مورد حریق رخداده است که‬
‫منجر به ‪ 0011‬کشته‪ 10621 ،‬مورد جراحت و ‪ 70‬بیلیون دالر ضرر مالی شده است‪ .‬مطابق آمارهای این انجمن بینالمللی‪ ،‬تعداد ‪ 72719‬حریق‪ 71 ،‬کشته و‬
‫‪ 027‬مصدومیت در شهر تهران در سال ‪ 7112‬ثبت شده است‪ .‬بررسیهای این مرکز نشان میدهد که بیشترین آمار حریق مربوط به آتشسوزی ساختمانها‬
‫میباشد‪ .‬این خسارتها در حالی رخ میدهد که با بهکارگیری اصول ایمنی‪ 21 ،‬درصد از این آتشسوزیها قابل پیشبینی و پیشگیری میباشند‪ ،‬لذا‬
‫بررسی حریق‪ ،‬اطفاء آن و تخلیه افراد در شرایط حریق از ساختمانها امری ضروری به نظر میرسد‪.‬‬
‫یکی از روشهایی که بهمنظور این بررسیها از گذشته مورداستفاده قرارگرفته]‪ ،[3‬ایجاد حریق واقعی در ساختمانها و اندازهگیری پارامترهای مختلف مانند‬
‫دما‪ ،‬غلظت آالیندهها‪ ،‬گسترش دود و ‪ ...‬بوده است‪ .‬بهوضوح مشخص است که استفاده از این روش نیازمند صرف زمان زیاد‪ ،‬تجهیزات مختلف‪ ،‬نیروی‬
‫انسانی و هزینه باال میباشد و گاها خطرات جانی در پی دار د‪ .‬همچنین امکان آزمایش در ساختمانها یی با ساختار هندسی پیچیده‪ ،‬برجها و یا اماکن مقدس‬
‫وجود ندارد‪ .‬این محدودیتها در روش آزمایشی منجر به روی آوردن محققان به روش شبیهسازی کامپیوتری شد‪ .‬در شبیهسازی کامپیوتری‪ ،‬امکان شبه‬
‫سازی سناریوهای مختلف حریق در انواع مختلف ساختمان و اندازهگیری گستره وسیعی از پارامترها بهآسانی ممکن میشود‪ .‬سرعتباالی انجام‪ ،‬کاهش‬
‫هزینهها و به صفر رسیدن خطرات از مهمترین مزایای این روش نسبت به روش قبلی میباشد‪.‬‬
‫مدلهای مختلفی برای شبیهسازی کامپیوتری آتش وجود دارد که مهمترین آنها عبارتاند از‪:‬‬
‫‪ - 1‬مدل ‪Zone‬‬
‫‪ - 7‬مدل ‪FDS‬‬
‫مدل ‪ [4] Zone‬روشی برای ارزیابی حریق در یک فضای بسته است‪ .‬در این مدل‪ ،‬سیستم به دو ناحیه گازی یعنی حجم باالیی گرم و حجم پایینی سرد‬
‫تقسیم میشود و معادالت پایستگی ‪ 7‬به هر زون اعمال میشود‪ ،‬شکل ‪ .1‬به کمک این مدل میتوان دما‪ ،‬ارتفاع الیهها و موارد دیگر را محاسبه کرد‪ .‬مدل زون‬
‫به دلیل محدودیت زمان امکان بررسی آتش را در زمان طوالنی ندارد]‪ .[5‬این مدل اگرچه سرعت بسیار باالیی دارد اما استفاده از آن برای هندسههای‬
‫پیچیده ممکن نیست]‪.[6‬‬
‫شکل ‪ .1‬مدل ‪ZONE‬‬
‫در مقابل‪ ،‬مدل پیشرفتهتر ‪ FDS0‬که یکی از کدهای دینامیک سیاالت محاسباتی (‪ )CFD0‬میباشد‪ ،‬مدلی مناسب برای انواع مختلف ساختمان معرفیشده‬
‫است‪ .‬در این مدل اگرچه مدتزمان محاسبات نسبت به مدل قبل افزایش مییابد‪ ،‬اما برای پیشبینی پارامترهای مختلف مرتبط با حریق مناسبتر‬
‫است]‪.[6][7‬‬
‫‪1‬‬
‫‪USFA‬‬
‫‪Conservation equations‬‬
‫‪3‬‬
‫‪Fire Dynamics Simulator‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Computational fluid dynamics‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 2‬‬
‫در این پژوهش سعی شده مدل ‪ FDS‬به طور کامل معرفی و اعتبار سنجی آن موردبررسی قرار گیرد‪ .‬بهعالوه دو نرمافزار ‪ Pyrosim‬برای سهولت استفاده از‬
‫‪ FDS‬و ‪ Pathfinder‬برای بررسی تخلیه نفرات در هنگام حریق معرفی و کاربردهای آنها بررسی خ واهد شد‪.‬‬
‫‪ .2‬معرفی دینامیک سیاالت محاسباتی و مدل ‪FDS‬‬
‫در اوای ل دههی ‪ 1971‬لوییس ریچاردسون ‪ 1‬با استفاده از روشهای عددی‪ ،‬امکان حل معادالت حاکم بر جریان سیال را برای پیشبینی آبوهوا‪ ،‬اثبات‬
‫کرد]‪ .[4‬طی ‪ 11‬سال بعد‪ ،‬آنچه امروزه بهعنوان دینامیک سیال محاسباتی (‪ )CFD‬بهعنوان یک ابزار آنالیز کلی برای انواع جریان سیال شناخته میشود‪،‬‬
‫وجود نداشت‪ .‬مدلهای ‪ CFD‬روشی برای محاسبه جریان سیال با استفاده از حل عددی معادالت بقا جرم‪ ،‬مومنتوم و انرژی را فراهم میکنند‪ .‬برخالف مدل‬
‫زون‪ ،‬تکنیکهای ‪ CFD‬در خارج از جامعه آتش تکامل یافتند و متعاقباً وارد آن شدند‪ .‬اولین تالش برای اعمال مدلسازی ‪ CFD‬در علم ایمنی آتش در‬
‫اوایل دهه ‪ 19۹1‬صورت گرفت‪ .‬در آن زمان توسعه مدلهای ‪ CFD‬برای برنامه های کاربردی مختلف آتش‪ ،‬در موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی (‬
‫‪ )NIST7‬در ایاالتمتحده آغاز شد‪ .‬از اواخر دهه ‪ ،19۹1‬برخی از کدهای ‪ CFD‬عمومی (تجاری ) در بازار موجود بود که بعضی از آنها مانند‬
‫‪ FDS ،KAMELEON ،SOFIE ،JASMINE‬و غیره در تحقیقات آتشنشانی اجرا و اصالح میشدند‪.‬‬
‫در شبیهسازی آتش‪ CFD ،‬اغلب از سه رویکرد برای محاسبه آشفتگی بهمنظور توصیف رفتار آتش استفاده میکند‪ .‬شبیهسازی عددی مستقیم‬
‫( ‪،)DNS0‬‬
‫شبیهسازی میانگینگیری رینولدز معادالت ناویراستوکس (‪ )RANS0‬و شبیهسازی گردابه های بزرگ (‪ .)LES1‬در روش ‪ DNS‬تمامی معادالت‬
‫حاکم]‪ [9‬بدون استفاده از تقریب حل میشوند درحالیکه در روش ‪ LES‬گردابه های بزرگ محاسبه و گردابه های کوچک تخمین زده میشوند‪ .‬اما‬
‫رویکرد مورداستفاده در ‪ RANS‬کامالً متفاوت است‪ .‬این روش بر اساس متوسط گیری زمانی جمالت موجود در معادله حاکم عمل میکند و این متوسط‬
‫گیری دقت نتایج را به طور قابلتوجهی تغییر میدهد‪.‬‬
‫‪ LES‬ازنظر دقت محاسبات از روش ‪ RANS‬و ازنظر کاهش زمان و هزینه‪ ،‬ضمن حفظ دقت قابلقبول نتایج‪ ،‬از روش ‪ DNS‬مناسبتر به نظر میرسد‪،‬‬
‫شکل ‪ .7‬لذا در این پژوهش به معرفی مدل ‪ FDS‬که از تکنیک ‪ LES‬در محاسبات خود استفاده میکند‪ ،‬می پردازیم‪.‬‬
‫شکل ‪ . 2‬مقایسه نتایج سه تکنیک ‪ LES ،RANS‬و ‪[10] RANS‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Lewis Richardson‬‬
‫‪National Institute of Standards and Technology‬‬
‫‪3‬‬
‫‪Direct Numerical Simulation‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Reynolds-Averaged Navier-Stokes simulation‬‬
‫‪5‬‬
‫‪large eddy simulation‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 3‬‬
‫‪ .3‬کاربردها و محدودیتها‬
‫‪ .1 .3‬کاربردها‬
‫مدل ‪ [11] FDS‬باقابلیت مدلسازی حریق و دود در فضای موردنظر و بررسی نحوه گسترش آنها‪ ،‬بهعنوان ابزاری کارآمد در بررسی حریق شناختهشده‬
‫است‪ .‬توانایی محاسبه غلظت گونههای مختلف‪ ،‬دما‪ ،‬دید ‪ ،1‬فشار‪ ،‬سرعت‪ ،‬رطوبت‪ ،‬انتقال حرارت و ‪ ...‬در فواصل مختلف از آتش و نمایش تغییرات آنها‬
‫بهصورت نمودار و انیمیشنهای دوبعدی و سهبعدی بر محبوبیت این نرمافزار اضافه کرد‪ ،‬شکل ‪.0‬‬
‫شکل ‪ .3‬شبیهسازی یک حریق ساده با ‪FDS‬‬
‫همچنین قابلیت نرمافزار در شبیهسازی سیستمهای تهویه‪ ،‬نازلها‪ ،‬آبپاشها‪ ،‬آالرم ها‪ ،‬فنها‪ ،‬دتکتور و کنترلرها و بررسی عملکرد آنها‪ ،‬برای طراحان و‬
‫آتشنشانان بسیار سودمند واقعشده است‪ ،‬شکل ‪.0‬‬
‫شکل ‪ 0‬ارزیابی سیستم اسپرینکلر طی فرایند اطفاء حریق با ‪FDS‬‬
‫امکان استفاده از این نرمافزار برای شبیهسازی حریق در انواع مختلف ساختمان ازجمله مجتمعها اعم از تجاری‪ ،‬مسکونی‪ ،‬اداری‪ ،‬آمفیتئاتر‪ ،‬هتل و همچنین‬
‫شبیهسازی آتشسوزی در تونلها و پارکینگها و بررسی مواردی مانند عملکرد سیستم کنترلی در زمان حریق‪ ،‬سیستم تهویه‪ ،‬جت فن و ‪ ...‬محققان‪،‬‬
‫آتشنشانان و طراحان را برای استفاده از این نرمافزار ترغیب میکند‪.‬‬
‫‪ .2 .3‬محدودیتها‬
‫اگرچه مطالعات مختلفی قابلاعتماد بود نتایج ‪ FDS‬را تائید میکند‪ ،‬این مدل همانند سایر مدلهای ‪ CFD‬با محدودیتهایی روبهرو است‪ ،‬ازجمله‪:‬‬
‫‪-‬‬
‫فرض عدد ماخ کوچک‪ :‬این فرض موجب محدودیت استفاده از مدل در سناریوهایی با سرعت جریان باال (مانند انفجار) میشود‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫هندسه مستطیلی‪ FDS :‬برای حل معادالت از شبکههای مستطیلی کوچک استفاده میکند‪ .‬این کار اگرچه سرعت محاسبات را افزایش میدهد‪،‬‬
‫اما ممکن است با هندسه منحنی بعضی از ساختمانها مطابقت نداشته باشد‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫در نظر گرفتن انتقال حرارت هدایتی بهصورت یکبعدی‪.‬‬
‫‪Visibility‬‬
‫‪ 4‬‬
‫‪1‬‬
‫‪-‬‬
‫طوالنی بودن زمان محاسبات در مقیاسهای باال‪.‬‬
‫‪ .4‬معرفی نرمافزار ‪ pyrosim‬و قابلیتهای آن‬
‫شبیهسازی حریق با ‪ FDS‬شامل سه مرحله اساسی میباشد]‪:[12‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.7‬‬
‫‪.0‬‬
‫پیش پردازش ‪ :1‬مدل تعریف میشود‪.‬‬
‫پردازش ‪ :7‬محاسبات و حل عددی معادالت جبری با توجه به ورودی پیش پردازنده توسط مدل ‪ FDS‬انجام میشود‪.‬‬
‫پس پردازش ‪ :0‬هندسه و خروجی درخواستی بهصورت گرافیکی در محیط‪ Smokeview‬نمایش داده میشود‪.‬‬
‫در حقیقت گام ابتدایی در هر شبیهسازی آتش مرحله پیش پردازنده میباشد که پارامترهای موردنیاز برای محاسبه و نمایش را تعیین میکند‪ .‬در این مرحله‬
‫هندسه ساختمان ایجاد و مواد استفادهشده در ساختمان و خصوصیات فیزیکی آنها تعریف میشود‪ .‬همچنین ویژگی های محیط‪ ،‬شرایط مرزی‪ ،‬واکنش‬
‫شیمیایی موردنظر و انواع سنسورها‪ ،‬ترموکوپل ها‪ ،‬اسپرینکلر ها و ‪ ...‬با توجه به سناریو موردنظر‪ ،‬تعیین میشود‪ .‬این اطالعات را میتوان بهصورت مستقیم با‬
‫واردکردن کد در نرمافزار ‪ FDS‬تعریف کرد که به دلیل نداشتن دید بصری‪ ،‬سخت بوده و احتمال خطا را افزایش میدهد‪.‬‬
‫با توجه به کلیدی بودن این مرحله در شبیهسازی ‪ ،FDS‬به منظور سهولت در واردکردن اطالعات و کاهش خطا‪ ،‬نرمافزار ‪ Pyrosim‬ارائهشده است‪ .‬این‬
‫نرمافزار که درواقع یک رابط گرافیکی میباشد‪ ،‬امکان ایجاد ورودی فوری و فرمت صحیح فایل ورودی ‪ FDS‬را فراهم میکند‪ .‬از مهمترین دالیلی که‬
‫محققان را به استفاده از این نرمافزار سوق داده است میتوان به موارد زیر اشاره کرد‪:‬‬
‫‪-‬‬
‫در اختیار قرار داشتن کتابخانهای شامل مواد و واکنشهای مختلف‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫امکان انتخاب انواع دستگاههای اندازهگیری فاز جامد و گاز‪ ،‬ترموکوپل‪ ،‬دتکتور‪ ،‬نازل‪ ،‬اسپرینکلر و ‪. ...‬‬
‫‪-‬‬
‫پشتیبانی از انواع سطوح مانند کولر‪ ،‬هیتر‪ ،‬آدیاباتیک‪ ،‬بیاثر و ‪. ...‬‬
‫‪-‬‬
‫امکان استفاده از فایلهای ‪ CAD‬بهعنوان هندسه ورودی‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫ارائه نتایج بهصورت انیمیشن و جدول‪.‬‬
‫‪ .5‬معرفی نرمافزار ‪pathfinder‬‬
‫‪ Pathfinder‬یک شبیه ساز خروج و حرکت انسان است‪ .‬این نرمافزار]‪ [13‬شامل یک رابط کاربری گرافیکی است که برای ایجاد و اجرای مدلهای‬
‫شبیهسازی استفاده میشود‪ .‬نتایج نهایی به شکل سهبعدی و بهصورت انیمیشن نشان داده میشود‪ ،‬شکل ‪ .1‬عالوه براین‪ Pathfinder ،‬خروجی موردنظر را‬
‫در قالب نمودارهای دوبعدی وابسته به زمان نمایش میدهد‪ .‬این نرمافزار امکان شبیهسازی تخلیه در ساختمان های چندطبقه‪ ،‬افراد با توانایی های مختلف‪ ،‬در‬
‫نظر گرفتن آسانسور و ‪ ...‬را فراهم میکند و به دلیل امکان لینک شدن با ‪ FDS‬و ‪ Pyrosim‬بسیار موردتوجه واقعشده است‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Pre-processor‬‬
‫‪Processor/Solver‬‬
‫‪3‬‬
‫‪Post-Processor‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 5‬‬
‫شکل ‪ - 5‬نمایش نتیجه شبیهسازی تخلیه افراد در یک ساختمان با ‪.Pathfinder‬‬
‫‪ .5‬بحث‬
‫همان طور که اشاره شد‪ ،‬امروزه شبیهسازی های کامپیوتری آتش و دود به دلیل افزایش سرعت‪ ،‬کاهش زمان و هزینه ها و ایمن بودن بهشدت مورد استقبال‬
‫محققین‪ ،‬طراحان‪ ،‬آتشنشانان و عالقه مندان به پژوهش در حوزه آتش و دود قرارگرفته است‪ FDS .‬نیز به دلیل قابلیت ها و امکانات گستردهای که در این‬
‫زمینه دارد‪ ،‬از این قاعده مستثنا نیست‪ .‬لذا تحقیقات زیادی برای مطالعه و اعتبار سنجی این نرمافزار صورت گرفته است‪ .‬در این زمینه میتوان به پژوهشی که‬
‫در سال ‪ 7110‬توسط مادرزیکوسکی و همکاران]‪ [14‬برای شبیهسازی حریق یک ساختمان اداری در واشنگتن که منجر به ‪ 6‬مرگ و چندین زخمی شده‬
‫بود‪ ،‬اشاره کرد‪ .‬در این شبیهسازی به کمک نرمافزار ‪ FDS‬انجام شد‪ ،‬تأثیر گسترش دود در دو حالت وجود و عدم وجود هواکش خارج کننده دود‬
‫بررسیشده است‪.‬‬
‫ژانگ و همکاران]‪ [15‬در ‪ ،7112‬از کد شبیهسازی دی نامیک آتش برای بررسی گسترش آتش و حرکت دود در یک پارکینگ زیرزمینی بزرگ اتومبیل‬
‫تحت سناریوهای مختلف آتش استفاده کردند‪ .‬حساسیت مدلسازی ‪ FDS‬به مجموعه ای از پارامترهای ورودی مرتبط با رشد آتش مانند اندازه و محل‬
‫آتش سوزی‪ ،‬جابجایی‪ ،‬تابش و پارامترهای احتراق در سال ‪ 711۹‬توسط جان و همکاران]‪ [16‬موردبررسی قرار گرفت‪ .‬نتایج نشان داد که شبیهسازی رشد‬
‫آتش به شدت حساس به مکان و نرخ آزادسازی گرما‪ ،‬منطقهی آتش سوزی‪ ،‬کسر تابش شعله و خواص حرارتی و احتراق مواد است‪ .‬نتایج بازسازی صحنه‬
‫های آتش سوزی در دو مورد مطالعاتی که در سالهای ‪ 7110‬و ‪ 7110‬به ترتیب توسط نسیف و همکاران]‪ [17‬و یون و همکاران]‪ [18‬انجام شد‪ ،‬نشان داد‬
‫که ‪ FDS‬میتواند بهعنوان یک ابزار عددی قابلاعتماد برای بازسازی صحنهی آتشسوزی درنظرگرفته شود‪ .‬این اعتبارسنجیها که برای طیف گستردهای‬
‫از ساختمانها و کاربردها انجامشده است‪ ،‬تأییدی برای استفاده از ‪ ،FDS‬در بررسی پیامدهای سناریوهای مختلف حریق شد‪.‬‬
‫معرفی نرمافزار ‪ Pyrosim‬به منظور کاهش خطا و سهولت استفاده از ‪ FDS‬و نرمافزار تخلیه نفرات ‪ ،Pathfinder‬محققان را به استفاده بیشتر از‬
‫شبیهسازیهای کامپیوتری در مباحث بررسی حریق و تخلیه‪ ،‬سوق داد‪.‬‬
‫برای نمونه در ‪ ،7112‬النگ و همکاران]‪ [19‬شبیهسازی حریق ساختمان خوابگاه دانشگاه و فرار کارکنان را به کمک نرمافزارهای ‪ Pyrosim‬و‬
‫‪ Pathfinder‬انجام و تغییرات دما‪ ،‬ارتفاع الیه دود و میزان کاهش دید در سناریوهای مختلف را بررسی کردند‪ .‬همچنین در ‪ [20]711۹‬شبیهسازی عددی‬
‫آتش در یک ساختمان ‪ 2‬طبقه تولیدی پوشاک برای بررسی سطح ایمنی ساکنین با ‪ Pyrosim‬انجام و درنهایت اقدامات پیشنهادی برای کنترل آتشسوزی‬
‫و به منظور کاهش خسارات جانی و مالی ارائه شد‪ .‬طی پژوهشی در سال ‪ [12]711۹‬سطح آییننامه های ایمنی ساختمان استرالیا و سودان در ساختمانهای‬
‫بلند با استفاده از ‪ Pyrosim‬و ‪ Pathfinder‬مقایسه شد‪ .‬این مطالعه نشان میدهد که مقررات ساختمان استرالیا از ایمنی باالتری‪ ،‬نسبت به آییننامه ساختمان‬
‫سوئد برخوردار است‪ .‬لیانگ]‪ [21‬نیز در ‪ 7119‬با انجام شبیهسازی عددی با استفاده از نرمافزار ‪ pyrosim‬و بررسی سناریوهای مختلف آتشسوزی در‬
‫یک رستوران‪ ،‬بهترین محل قرارگیری آشپزخانه و دریچه ها را برای کاهش خطرات ناشی از آتشسوزی در یک رستوران بررسی کرد‪ ،‬شکل ‪.6‬‬
‫‪ 6‬‬
‫شکل ‪ - 6‬بررسی سناریوهای مختلف حریق در یک رستوران با استفاده از نرمافزار ‪Pyrosim‬‬
‫پژوهش های فوق که بخشی از کارهای انجامشده با استفاده از این نرمافزارها درزمینه حریق و تخلیه هست‪ ،‬به خوبی توانایی و کاربرد آن ها را در بررسی‬
‫حریق و پیامدهای ناشی از آن نشان میدهد‪.‬‬
‫‪ .6‬نتیجهگیری‬
‫در این پژوهش نرمافزار ‪ FDS‬بهعنوان یک کد دینامیک سیاالت محاسباتی (‪ ) CFD‬معرفی و کاربردها و اعتبار سنجی آن موردبررسی قرار گرفت‪ .‬نتایج‬
‫پژوهشهای مختلفی که به شبیهسازی حریق در انواع ساختمانها (هتل‪ ،‬رستوران‪ ،‬سینما و ‪ ،)...‬تونلها و پارکینگها پرداختهاند‪ ،‬نشان میدهند که میتوان از‬
‫‪ FDS‬بهخوبی در پیشبینی رفتار حریق و دود استفاده کرد‪ .‬این مدل به علت توانایی در شبیهسازی گسترش آتش و دود و قابلیت بررسی تأثیر نوع مواد بر‬
‫میزان حریق‪ ،‬بررسی سیستمهای تهویه و بررسی سیستمهای اطفاء حریق ابزاری مناسب برای طراحان و آتشنشانان میباشد‪ .‬اندازهگیری آالیندههای مختلف‬
‫ناشی از حریق مانند کربن دیاکسید و کربن مونوکسید‪ ،‬بررسی تغییرات دما در فواصل مختلف‪ ،‬محاسبه سرعت و بسیاری دیگر از پارامترها از ویژگیهای‬
‫کاربردی این نرمافزار هست‪ .‬ارائه نرمافزار ‪ Pyrosim‬بهعنوان یک رابط گرافیکی که سرعت ایجاد مدل را باال و احتمال خطا را کم میکند‪ ،‬بسیار مفید‬
‫واقعشده است‪ .‬نرمافزار ‪ Pyrosim‬با در دسترس قرار دادن کتابخانهای از واکنشها‪ ،‬مواد و سطوح تعریف هندسه اولیه و ویژگیهای سناریوی مدنظر را‬
‫آسان میکند‪ .‬در این نرمافزار امکان تعریف انواع مختلفی از دستگاهها برای اندازهگیری پارامترهای مختلف یا اطفاء حریق وجود دارد‪ .‬قابلیت واردکردن‬
‫فایلهای اتوکد به این نرمافزار‪ ،‬موجب سهولت بیشتر در تعریف هندسه موردنظر دارد‪ .‬در این پژوهش همچنین نرمافزار تخلیه نفرات ‪ Pathfinder‬و‬
‫کاربردهای آن مورد ارزیابی قرار گرفت‪ Pathfinder .‬باقابلیت تعریف افراد با تواناییها و ویژگیهای مختلف قابلاستفاده در محیطهای مختلف مانند‬
‫برجها‪ ،‬بیمارستانها‪ ،‬استادیومها و ‪ ...‬میباشد‪ .‬نتایج بررسی هایی که در این پژوهش انجام شده است‪ ،‬نشان می دهد که از این نرمافزارها می توان در‬
‫تحقیقات پیرامون آتش و به طور ویژه در طراحی مبتنی بر عملکرد‪ ،‬مدیریت ریسک‪ ،‬پاسخ در شرایط اضطراری و ‪ ...‬استفاده نمود‪.‬‬
‫‪ 7‬‬
‫ مراجع‬.7
1.
www.usfa.fema.gov/data/statistics/.
2.
N, Brushlinsk, (2019). INTERNATIONAL ASSOCIATION OF FIRE AND RESCUE SERVICES, no 24.
.‫ شبیهسازی آتشسوزی و گسترش حریق و اطفا آن‬FDS Pyrosim ‫ معرفی نرمافزار‬،) 1090( .‫ مرتضی‬،‫یزدانی مقدم‬
.0
4.
Kevin M cGrattan, (2003). The SFPE. handbook of fire protection engineering, vol. 15.
5.
Jess Grotum Nielsen, (2013). Validation Study of Fire Dy namics Simulator, M aster Thesis.
6.
Emmanuel Carl Daniel Eriksson, (2018). Scenario Based Risk Assessment; A Comparison of Swedish and
Australian Pre-Accepted Fire Safety Codes for High-rise Buildings, M aster Thesis in Fire Safety Engineering.
7.
FDS User Guide,(2018) .
‫ ماهنامه مهندسی‬،" ‫ جریانهای واکنش دار مغشوش‬CFD ‫ " مروری بر روشهای شبیهسازی‬،)1090( ،‫ امیر و سیدحسن هاشمآبادی‬،‫حیدری‬
.۹
10. ‫ شماره‬،‫شیمی ایران‬
9.
M ahfuz Sarwar, (2012). Large Eddy Simulation of Fire Behaviour in Landscapes, vol. 1.
10.
FDS Technical Reference Guide,(2018).
11.
Kevin Smeyers, (2018). Analysis of the CEN/TR 12101-5 calculation methodology by means of CFD modelling
with FDS 6.
12.
Pathfinder User M anual, (2018).
13.
Daniel M . M adrzykowski, (2003). Cook County Administration Building Fire, 69 West Washington, Chicago,
Illinois, October 17, 2003: Heat Release Rate Experiments And Fds Simulations, NIST Special Publication SP1021.
14.
Xiaoge Zhang, (2007). Numerical simulations on fire spread and smoke movement in an underground car p ark,
Building and Environment, vol. 42.
15.
Wolfram Jahn, (2008). The Effect of M odel Parameters on the Simulation of Fire Dynamics, Fire Safety Science.
16.
M ohammad Shakir Nasif , (2013). Using Computational Fluid Dynamics Simulation to Perform Fire Investigation,
Applied M echanics and M aterials Vol. 393.
17.
Anthony Chun Yin Yuen, (2014). Fire scene reconstruction of a furnished compartment room in a house fire, Case
Studies in Fire Safety, vol. 1.
18.
Xinfeng Long, (2017). Numerical simulation of dormitory building fire and personnel escape based on Pyrosim and
Pathfinder, Journal of the Chinese Institute of Engineers.
19.
Arifur Rahman Khandoker, Numerical Simulation of Fire in a M ultistoried Ready - M ade Garments Factory using
PyroSim, 3rd International Conference on M echanical Engineering, Surabaya, Indonesia.
20.
Tianxi Liang, (2019). The Implementation of the Numerical Simulation by Utilization of Pyrosim on the
Rectification of the Hazard of Fires, 11th International Conference on Computer M odeling and Simulation,
Australia.
 8