Ertüchtigung eines kommerziellen Strömungssimulationsprogrammes zum praktikablen Gebrauch bei realen Brandszenarien Teil II

Abstract

Im zweiten Teil des Berichts wurde die, im Teil I [1] erstellte, Referenzkombination für die dreidimensionale numerische Berechnung von realen, instationären Brandszenarien eingesetzt. Bei der Übertragung auf Brandszenarien wird zwischen brandlastkontrollierten und ventilations-kontrollierten Brandereignissen unterschieden. Ein brandlastkontrollierter Brand wird mit einer nach NFPA-Standard entwickelten Brandleistungskurve simuliert. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass die Berücksichtigung der Brandausbreitung in der Brandentstehungsphase einen leichten Einfluss hat, den Brandverlauf jedoch nicht signifikant verändert. Zur Untersuchung ventilations-kontrollierter Brände wurden zwei Modelle entwickelt und implementiert. Ein Vergleich mit experimentellen Daten zeigt, dass die Verlöschung abgebildet wird, wobei allerdings infinitesimale Unterschiede im zeitlichen Verlauf bestehen. Im Abschluss wurden stochastische Effekte wie das Flammenflackern und das Flammenablösen einer frei-brennenden Gasflamme numerisch untersucht. Um wichtige Brandeigenschaften wie die Flammenlänge mit und ohne Ablösungen zu vergleichen, wurde eine neuartige, bildgebende Methode für die Auswertung von Foto- und Videoaufnahmen experimenteller Ergebnisse entwickelt und eingesetzt. Mit Hilfe einer Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung von Flammenlängen wurden die Ergebnisse dieser Auswertung mit den Ergebnissen der instationären Simulation verglichen. Allgemein lässt sich festhalten, dass die Analysen zeigen, dass CFD-Modelle eine realitätsnahe Abbildung von Temperaturfeldern, Strömungsstrukturen und Rauchschichten ermöglichen und somit ein wertvolles Instrument in der brandschutztechnischen Planung darstellen. Die Qualität der Simulationsergebnisse hängt stark von der Genauigkeit der Eingangsparameter, der Netzauflösung sowie der Modellannahmen ab. Besonders Unsicherheiten in der Materialcharakterisierung und bei der Randbedingungsdefinition können zu signifikanten Abweichungen führen.