Интеграция различных платформ с открытым кодом для расчета параметров турбулентного диффузионного горения полимерных материалов

Г. Морар, А. И. Карпов, А. А. Шаклеин

Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Ижевск, Российская Федерация

Аннотация: В данной работе представлен подход к численному моделированию горизонтального распространения пламени по поверхности полиметилметакрилата с учетом сопряженного тепло- и массопереноса между газовой и твердой фазами. Разработан собственный решатель на базе OpenFOAM, реализующий химическую кинетику пиролиза, теплоперенос в твердом теле и взаимодействие с газовой фазой, включая итерационный алгоритм PIMPLE. Для учета турбулентных пульсаций в факеле пламени применена программа Fire Dynamics Simulator (FDS), а также создан Python-скрипт для интерполяции данных между расчетными сетками FDS и OpenFOAM. Проведено моделирование ламинарного и турбулентного горения, определены зоны с различными режимами течения, уточнена высота области ламинарного горения (7.5 мм), и выполнено сопряжение расчетов. Результаты показали, что включение турбулентной информации из факела не оказывает влияния на скорость распространения фронта пламени, что подтверждает доминирование ламинарного механизма у поверхности полиметилметакрилата. Дополнительно реализован механизм автоматического обновления граничных условий, что позволяет проводить серию последовательных расчетов с высокой степенью адаптации. Полученные данные позволяют повысить точность моделирования процессов горения и могут быть использованы для анализа пожарной безопасности в сложных геометрических конфигурациях.

Ключевые слова: численное моделирование, турбулентное диффузионное пламя, горение полимерного материала, OpenFOAM, Fire Dynamics Simulator.