CFX Berlin - Schwelbrandsimulation mit ANSYS CFD

Schwelbrandsimulation mit ANSYS CFD

Die CFX Berlin Software GmbH und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickeln und implementieren in einem öffentlich geförderten Forschungsprojekt Schwelbrandmodelle für die Simulation von Bränden mit ANSYS CFD. Das Projekt wird vom 1.6.2012 bis zum 31.5.2015 im Rahmen des Programms Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand" (ZIM) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die AiF Projekt GmbH gefördert.

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Moduls für das kommerzielle Strömungssimulationsprogramm ANSYS CFD, mit dem der Verlauf von Schwelbränden und deren Übergang in Vollbrände qualitativ und quantitativ abgebildet und vorhergesagt werden kann, wobei neben der Gas- und Wärmefreisetzung besonders die Rauchbildung und dessen Toxizität betrachtet werden sollen. Hierfür sind verschiedene Voraussetzungen nötig, die in diesem Vorhaben erarbeitet werden sollen:

  • Modelle, die die Erzeugung von Wärme und Rauchgasen bei einem Schwelbrand beschreiben können,
  • Materialdaten, die angeben, welche Wärmeenergie und was für Rauchgase ein Stoff unter welchen Voraussetzungen abgeben kann,
  • Rauchgasdaten, die beschreiben, wie brennbar, wie toxisch und wie sichtbehindernd ein entstandenes Gas ist,
  • Simulationsumgebung, die die Wechselwirkungen zwischen den schwelenden Objekten und dem Brandraum abbildet, die Ausbreitung von Wärme und Rauchgasen beschreibt und den Übergang in den Vollbrand darstellen kann und
  • experimentelle Daten, mit denen die Brandsimulation kalibriert und validiert werden kann.

Hierbei deckt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung mit ihrer Expertise im Bereich Brandversuche und Brandmodellierung den experimentellen Bereich und die Modellbildung ab, während die CFX Berlin Software GmbH mit ihrer Expertise im Bereich der Strömungssimulation die Modellimplementierung und Einbettung in die Simulationsumgebung übernimmt. Einige Bereiche wie die Erstellung einer Datenbank mit Material- und Rauchgasdaten und die Modellkalibrierung und Modellvalidierung werden von beiden Partnern gemeinsam bearbeitet.

Die Simulation soll

  • die anschauliche Untersuchung der wesentlichen zeitlich und räumlich aufgelösten Größen wie Geschwindigkeiten, Temperatur, Druck, Rauchgaskonzentration und Rauchgaszusammensetzung erlauben,
  • die wesentlichen Einflussgrößen wie z.B. Auftrieb und erzwungene Konvektion durch Belüftung, Wärmetransport durch Konduktion, Konvektion und Strahlung und chemische Reaktionen in den Festkörpern und dem Gas mit entsprechenden Produkten und entsprechender Wärmefreisetzung berücksichtigen,
  • den Übergang des Brandverlaufs vom Initialbrand über die Schwelphase in die Vollbrandphasen Back-Draft, Roll-Over und Flash-Over darstellen können,
  • das Gefährdungspotential des Brands durch toxische Gase, sichtbehindernden Rauch und Hitze abbilden können und
  • zum einen mit möglichst vielen bestehenden numerischen und physikalischen Modellen von ANSYS CFD zusammenarbeiten können, andererseits dem anwendenden Brandingenieur eine sinnvolle Standardauswahl anbieten, wobei hierzu gegebenenfalls die Anwenderoberfläche angepasst (vereinfacht) werden soll

Persönlicher Kontakt?

Sebastian Vlach
+49(0)30 293 811 30
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Versuch zum Brandverhalten von Kunststoffspielzeug an der BAM
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung ist Projektpartner im Forschungsprojekt zur Schwelbrandsimulation.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung ist Projektpartner im Forschungsprojekt zur Schwelbrandsimulation.
Simulation eines Brands in einem Büro.
Das Forschungsprojekt zur Schwelbrandsimulation wird im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert.
Das Forschungsprojekt wird im ZIM-Programm gefördert.

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