CFD-Simulation des Windeinflusses auf große Poolfeuer

In: Chemie Ingenieur Technik, Jg. 81 (2009) ; Nr. 8, S. 1183-1184
ISSN: 1522-2640
Zeitschriftenaufsatz / Fach: Chemie
Abstract:
Es wurden CFD – Simulationen großer JP-4 – Poolfeuer (d = 2 m, 20 m) unter
Windeinfluss im Bereich von 0.7 m/s < u_W 16 m/s, durchgeführt. Die verwendeten
CFD-Submodelle sind: das k-e-Modell, SAS (Scale Adaptive Simulation) und LES (Large Eddy Simulation), das Mehrschritt-Reaktionsmodell und zwei Flamelet Modelle, die Rußmodelle von Lindstedt und Tesner sowie das Monte Carlo- und das Diskrete Ordinate Strahlungsmodell. Das Strömungsgebiet der Flamme und Umgebung
wurden mit unstrukturierten Hexaedern (10^6 Zellen) vergittert. CFD-Berechnungen
haben gezeigt, dass der Einfluss von Flammenneigung und Flammendrag auf spezifische Ausstrahlung SEP_CFD und Bestrahlungsstärke E_CFD(y/d) sich mit zunehmendem Abstand vom Poolrand verringert. SEP_CFD und E_CFD(y/d) vergrößern
sich um einen Faktor 8-10 leewärts bis zu einer Windgeschwindigkeit von u_W = 10 m/s und nehmen für u_W > 10 m/s wieder ab, in Übereinstimmung mit Experimenten. Ein signifikanter Windeinfluss auf die vorhergesagte Flammenneigung liegt ab u_W ≥ 2.3 m/s vor. Zwei, in gegengesetzter Richtung
rotierende Wirbel bilden sich im Lee des Feuers für u_W > 1.4 m/s. Die simulierten Flammenneigung des Poolfeuers mit d = 20 m liegt zwischen 20° bei u_W = 1,4 m/s und 80 bei u_W = 16 m/s und der Flammendrag zwischen 1,1 und 2,5.
Alle simulierten Vorhersagen stehen in guter Übereinstimmung mit den Messungen.
Die vorliegende Arbeit hat auch gezeigt, dass das Gefährdungspotenzial von unfallbedingten Poolfeuern infolge der thermischen Strahlung ohne und
bei Windeinfluss mit Hilfe von CFD-Simulationen deutlich besser vorhergesagt
werden kann als bisher.