報告書番号

N13010

タイトル（和文）

火災モデルFDSによる大規模区画内火災解析（その3）－液体可燃物の熱分解速度・壁面熱伝達の精度評価－

タイトル（英文）

Fire simulation in large compartments with a fire model "FDS" (part 3) - Accuracy evaluation of pyrolysis rate of liquid combustible and wall heat transfer -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

区画火災時の空気温度等の予測精度に大きな影響を与える可燃物の熱分解速度と壁面での熱伝達率に着目して，液体可燃物からの火災上昇流および，周囲空気との温度差を有する壁面からの自然対流を対象に，火災モデルFDSの解析精度を評価した．液体可燃物からの火災上昇流において，熱物理学に基づき液体可燃物の熱分解速度を予測する設定「Liquid」を選択する場合，その予測値は格子間隔に大きく依存し，発熱速度（HRR）に最小でも2割程度の誤差が生じた．そのため，想定火災のHRRが事前に明らかな場合には，熱分解速度を既知として与える設定「Specified HRR」がより有効である．また，液体可燃物からの火災上昇流を精度良く再現するための格子間隔には，気体可燃物に対する条件D*/Δx>20（D*：火炎特性長さ[m]，Δx：格子間隔[m]）をそのまま適用できることを確認した．壁面からの自然対流において，本コードで採用されている壁面熱伝達率の経験式に基づくサブモデルは，格子間隔にほとんど依存せず，火災場の多くで想定される壁面からの自然対流の乱流熱伝達に対して，実験値と一致する良い予測を与えた．一方，層流から乱流への遷移や壁面極近傍の非定常な熱流動は，格子間隔の条件Δη<0.6程度（η：層流対流境界層の相似変数）の下で再現されたが，それらの予測精度は壁面熱伝達率の精度に比べて低いものであった．健全性の評価対象となる機器が壁面近傍にある場合等には，当該機器への対流熱伝達の予測精度が低下する可能性に留意が必要である．

概要 （英文）

The accuracy of a fire model, FDS, were evaluated for a fire plume developed from combustible liquid and a natural convection from a high-temperature vertical wall, focusing on pyrolysis rate of combustibles and heat transfer coefficient of walls, both of which greatly affect the accuracy of air temperature in compartment fires. For a fire plume, numerical results with the submodel 'Liquid' predicting pyrolysis of combustible liquid largely depend on grid spacing and have a margin of error of approximately twenty percent at minimum in heat release rate (HRR). Thus, the submodel 'Specified HRR' prescribing the pyrolysis should be more effective when HRR is known in postulated fires. Concerning grid spacing for accurately predicting a fire plume, the condition of dx < D*/20 (D*: characteristic fire size, dx: grid spacing) for a combustible-gas fire plume could be applied to a combustible-liquid fire plume. For a natural convection from a wall, an empirical submodel of heat transfer coefficient was nearly independent of grid spacing, and gave the good predictions for turbulent heat transfer. Unsteady flows near walls were also predicted on the grid-spacing condition of dy < approximately 0.6 (y: similarity variable for laminar boundary layer), although their accuracy was much lower than that of the heat transfer coefficient.

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