Yeraltı raylı taşıma sistemi istasyonu için yangın modellemesi ve simülasyonu
Fire modelling and simulation for subway stations
Yazar: MUHAMMED İLTER BERBEROĞLU
Danışman: PROF. DR. NURİ YÜCEL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Metro istasyonu = Metro station ; Yangın = Fire ; Yangın davranışı = Fire behavior

Özet:
Bu çalışmada bir ?Ankaray yeraltı raylı taşıma istasyonu? örnek alınarak kapalı bir hacimde akış ve yanma incelenmiştir. Çalışmanın birinci aşamasında ticari bir HAD programının performans analizini yapabilmek amacıyla, küçük ölçekli ateşe dayanıklı bir yarım istasyon modeli imal edilmiştir. İmal edilen modelin simetri ekseni ısıya dayanıklı camla örtülmüş, böylece model içinde oluşturulan yangını izleme ve dijital video ve fotoğraf makinası ile kaydetme imkanı elde edilmiştir. Bu deneylerde hava akımı olmayan durumlar, 1m/s ve 3m/s sabit hava akımı giriş şartı olan durumlar için yanma incelenmiştir. Bu deneylerde çeşitli yerlerden hız ve sıcaklık ölçümleri yapılmış ve elde edilen sonuçlar ile bir veritabanı oluşturulmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında ise deneylerin yapıldığı küçük ölçekli model bilgisayar ortamına aktarılmış ve ticari bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) programı kullanılarak deneylerin sayısal simülasyonları gerçekleştirilmiştir. HAD ile simülasyonlara başlamadan önce teorik bir araştırma ile hangi modellerin kapalı bir ortamdaki yanmayı modellemede kullanılamayacağı belirlenmiş ve simülasyonlar önceden belirlenen bu modeller kullanılarak yapılmıştır. Türbülans modellerindeki sayıca fazlalık nedeniyle bu modellerin performansları önce zamandan bağımsız çözümlerde denenmiş, zamana bağlı çözümler için en uygun türbülans modeli belirlenmiştir. HAD ile elde edilen simülasyon sonuçları, deney sonuçlarından elde edilen veritabanı ile karşılaştırılmış ve metro istasyonu yangını gibi kapalı bir ortamdaki yanmayı en iyi temsil edebilecek sayısal çözüm parametreleri seçilmeye çalışılmıştır. Çalışmalar sonunda, sayısal simülasyonlardan elde edilen akış karakteristiklerinin deneysel verilerle örtüştüğü ve sayısal modelin akımı iyi temsil ettiği görülmüştür

Abstract:
In this project, flow characterization, fire and burning processes in closed volumes like ?subway stations?, are inspected. In the first stage, a small scaled heat resistant subway station model is made to analyze the accuracy of a CFD software. The model produced as a half model due to symmetry and the symmetry axis is closed by a heat resistant glass which allows seeing inside of the model. the experiments are recorded from heat resistant glass window via digital recording devices. The experiments include flow visualization with smoke generator, no ventilation fire case, simulation of fire under piston effect cases. Fire experiment performed in small scaled model with zero piston effect and uniform inlet velocities, results obtained from experiments recorded to a database. In the second stage, digital model of the small scaled experimental model is generated and numerical simulations of the experiments repeated by using a commercial CFD software. There are lots of algorithms for both simulation of turbulence and burning process so it is needed to determine most suitable models. Due to high number of turbulence and combustion models, the combinations of the simulations will be excessive. For this reason, before starting CFD simulations, the theoretical research is performed in order to eliminate the models wich can not represent the simulation in the closed volumes. The results of CFD simulations also compared with the database which is obtained by experimental data and the most suitable parameters for simulating fire under flow is obtained. The comparison of the simulatinon results and experimental data shows that the numerical simulation has obtained the flow characteristic well enough and also the velocities calculated are also highly accurate.