Roetmodellering in door brand aangedreven stromen

Roet is de belangrijkste oorzaak van thermische straling, de dominante warmteoverdrachtsmodus bij branduitbreiding. Bovendien beïnvloeden roetconcentraties de zichtbaarheid (en de gevolgen voor evacuatie en zoek- en reddingsoperaties) sterk in het geval van brand in een omsloten ruimte.

Momenteel zijn technische berekeningen met Computational Fluid Dynamics (CFD) gebaseerd op het zogenaamde ‘brandstofomzettingsmodel’, dat bestaat uit het specificeren van een constant roetrendement bij de vuurbron, in combinatie met een vergelijking van het roettransport. De nauwkeurigheid van een dergelijke benadering is beperkt tot overgeventileerde branden en ver van het vlamgebied. Voorspellingen van roetconcentraties in het reagerende gebied (d.w.z. de vlam) en de daaropvolgende thermische straling daarin blijft zeer uitdagend.

Het hoofddoel van dit project is het verbeteren van de state-of-the-art modellering van roet door het ontwikkelen en valideren van een model met ‘essentiële fysica en chemie’, zonder de berekeningstijden voor CFD-simulaties aanzienlijk te verhogen. Meer specifiek zal chemie worden behandeld met behulp van het 'LSP (Laminar Smoke Point) Concept'. De interactie van chemie met turbulentie zal worden behandeld in het kader van het Eddy Dissipation Concept (EDC). Hoewel veelbelovende resultaten eerder in de literatuur zijn gepubliceerd over het potentieel van een dergelijke aanpak (samen met een specifieke behandeling van thermische straling), moet de kwaliteit van de voorspellingen nog worden verbeterd en verder onderzocht voor een breed scala aan scenario's (bijvoorbeeld in termen van brandstoffen en brandgrootte).

De methodologie die in dit project zal worden gevolgd, is gebaseerd op een stapsgewijze aanpak door te beginnen met laminaire vlammen, alvorens over te gaan naar turbulente drijvende vlammen in open luchtomstandigheden en vervolgens, uiteindelijk, onder geventileerde omstandigheden.