Vergelijking tussen simulaties en werkelijkheid

Transcriptie

1 Vergelijking tussen simulaties en werkelijkheid Prof. Bart Merci Ghent University, Belgium Faculty of Engineering Department of Flow, Heat and Combustion Mechanics

2 Overzicht Inleiding Wat is de werkelijkheid? Voorbeeld van simulaties Slotbedenkingen

3 Inleiding FSE: relatief jonge discipline. Multi-disciplinair: Verbranding Stromingsmechanica (turbulentie) Warmteoverdracht Structurele stabiliteit Explosies Risk management Menselijk gedrag Detectie - suppressie Etc.

4 Inleiding Onderzoek Praktijk Opleiding

5 Inleiding Praktijk: Toepassing van FSE leidt tot nieuwe inzichten. Veel kennis en inzicht vereist. Toets met realiteit: incidenten blijven dikwijls lang uit hoe kwaliteit ontwerp inschatten? Mede afhankelijk van wetgever: hoeveel vrijheid wordt aan toepassing FSE gegund? Prescriptief vs. performance-based?

6 Twee opleidingen aan Universiteit Gent: Tweejarige master: International Master of Science in Fire Safety Engineering (IMFSE): Ghent University (Belgium) Lund University (Sweden) University of Edinburgh (Scotland) Website: Inleiding Bedoeld voor internationaal publiek, dat twee jaar (min of meer) voltijds wil studeren

7 Twee opleidingen aan Universiteit Gent: Inleiding Postgraduate Studies in Fire Safety Engineering: 60 ECTS credits Gespreid over 2 jaar Bedoeld voor professionele FSE ers, die de studies doen terwijl ze professioneel actief blijven Website:

8 Brand: extreem complex. Wat is de werkelijkheid? Ontwikkeling van een brand hangt heel sterk af van details : Begintoestand Randvoorwaarden Materiaaleigenschappen Geometrie Fundamenteel probleem (in onderzoek): herhaalbaarheid van experimenten. Fundamentele vraag (in praktijk): voor welk scenario maken we een FSE design?

9 Experimenten Simulaties Verschillende types van experimenten: Realistische (of heroïsche?) grootschalige experimenten: Dalmarnock (Schotland) BRE car park experimenten. Repetitieve kleinschalige experimenten voor validatie van modellen.

10 Experimenten Simulaties

11 Experimenten Simulaties

12 Experimenten Simulaties

13 Experimenten Simulaties Ref.: S.R. Wasan et al., Fire and Materials (in press).

14 Experimenten Simulaties Ref.: S.R. Wasan et al., Fire and Materials (in press).

15 Experimenten Simulaties Ref.: S.R. Wasan et al., Fire and Materials (in press).

16 Experimenten Simulaties mpyr(kg/m 2 s) t (s) Ref.: S.R. Wasan et al., Fire and Materials (in press).

17 Experimenten Simulaties Er moet aanvaard worden dat er altijd spreiding zal zitten in de metingen en het is van belang om een idee te krijgen over deze spreiding. Experimenten zijn duur (zeker grootschalige) tendens naar gebruik van simulaties, mede dankzij sterkere computers. Deterministische modellen kunnen zeker niet beter dan enkel een gemiddeld scenario reproduceren. Vergelijking werkelijkheid simulaties: statistisch, niet 1 op 1.

18 Experimenten Simulaties Numerieke simulaties: zijn we tevreden met de state-of-the-art? Onderzoek Praktijk Opleiding

19 Experimenten Simulaties Betrouwbaarheid van numerieke simulaties: Numerieke aspecten (rekenrooster, solver, convergentie); Modelleringsaspecten. Gevoeligheid van numerieke simulaties aan: Beginvoorwaarden; Randvoorwaarden; Materiaaleigenschappen; Geometrie.

20 Experimenten Simulaties Gevoeligheidsstudie in numerieke simulaties is relatief eenvoudig, maar niet goedkoop (lastig en tijdsintensief). Overeenkomst tussen simulaties en experimenten ( werkelijkheid?): op statistische basis. Verschillende types numerieke simulaties: Grootschalige realistische ( heroïsche?) simulaties; Kleinschalige gevoeligheidsstudie ( numerieke experimenten ).

21 Voorbeeld Autobrand in parkeergarages. Enkele grootschalige experimentele campagnes: Jaren 90: CTICM Arbed Recherches - TNO : BRE. Scriptie Daan Jansen (DHV B.V.) in Postgraduaat FSE, Universiteit Gent: Autobranden in parkeergarages brandscenario s, brandsimulaties en de gevolgen voor constructies. (Promotoren: Prof. Luc Taerwe en Prof. Bart Merci).

22 Voorbeeld Scriptie Daan Jansen (UGent): Autobranden in parkeergarages brandscenario s, brandsimulaties en de gevolgen voor constructies.

23 Voorbeeld Scriptie Daan Jansen (UGent): Autobranden in parkeergarages brandscenario s, brandsimulaties en de gevolgen voor constructies.

24 Voorbeeld Scriptie Daan Jansen (UGent): Autobranden in parkeergarages brandscenario s, brandsimulaties en de gevolgen voor constructies.

25 Voorbeeld Scriptie Daan Jansen (UGent): Autobranden in parkeergarages brandscenario s, brandsimulaties en de gevolgen voor constructies.

26 Voorbeeld Scriptie Daan Jansen (UGent): Autobranden in parkeergarages brandscenario s, brandsimulaties en de gevolgen voor constructies.

27 Voorbeeld Scriptie Daan Jansen (UGent): Autobranden in parkeergarages brandscenario s, brandsimulaties en de gevolgen voor constructies.

28 Car park fire and explosion safety: IWT SBO-project Voorbeeld Partners: UGent, KU Leuven, VKI, KMS, WFRGent NV Website: Grote betrokkenheid maatschappelijke en industriële spelers. Installatie: Brakel Aero, Colt International en Somati.

29 Voorbeeld

30 Voorbeeld

31 Slotbedenkingen Grote stappen voorwaarts gezet in FSE tijdens voorbije decennia: Gerichte experimenten (kleinschalig en grootschalig) Numerieke simulaties (waaronder CFD): sterke toename in kwaliteit, mede door grote toename computerkracht Zeer grote nood aan opleiding (hoog kennisniveau vereist + voldoende spelers op terrein nodig). Nood aan medewerking door wetgevende instanties: evolutie naar performance-based.

32 Slotbedenkingen De werkelijkheid moet niet nagestreefd worden in numerieke simulaties. Er moet gedacht worden in termen van statistische overeenkomst, na keuze van een realistisch brandscenario.