Yangın simülasyonlarının temel amacı, yangın anında dumanın ve ısının yapı içinde nasıl yayılacağını önceden görebilmektir. Bu sayede dumanın hangi bölgelerde yoğunlaşacağı, tahliye yollarını nasıl etkileyeceği ve havalandırma sistemlerinin gerçek bir yangın senaryosunda nasıl davranacağı daha tasarım aşamasında değerlendirilebilir.
Özellikle dumanın bina içinde hareketini ve baca etkisinin bu hareketi nasıl yönlendirdiğini anlamak, etkili yangın güvenliği tasarımı açısından kritik önem taşır.
Yaptığımız bir analizde, dış hava sıcaklığı 30 °C iken iç mekânların daha serin kalması durumunda sıcak dumanın bina boyunca yükseldiği ve üst katlardaki pencerelerden dışarı atıldığı görülmektedir. Zemin kattaki açık pencereler ise temiz havanın içeri girmesini sağlayarak alt katların dumandan arınmış kalmasına ve güvenli tahliye güzergâhlarının oluşmasına katkı sunmaktadır.
CFD tabanlı duman simülasyonları bu davranışları görünür hâle getirerek daha sağlıklı mühendislik kararları alınmasını sağlar. Ayrıca duman konsantrasyonunu da görselleştirmeye ve visibility çıkarımlarını yapmaya olanak sağlar.
Binanın ortasından bir çizgi çekilmişcesine sıcak havanın üstten çıkma eğilimi ,soğuk havanın da alt kotlardan girme eğilimi çok net şekilde gözlemlenebiliyor.
Bir Yangın, İki Model: Hangisi Gerçeğe Daha Yakın?
Yangın ve duman yayılımı simülasyonlarında türbülans modeli seçimi doğrudan sonuç kalitesini belirler. Bu noktada LES, yani Large Eddy Simulation yaklaşımı; akış içindeki büyük ölçekli türbülans yapılarını doğrudan çözmesi nedeniyle URANS’a göre daha gerçekçi sonuçlar verir. Çünkü yangın akışları kararlı değil, zamana bağlı ve yüksek derecede değişkendir.
LES yaklaşımını tercih etmemizin başlıca nedenleri şunlardır:
- Zamana bağlı girdap oluşumlarını ve türbülans etkileşimlerini daha doğru yakalaması
- Duman plume salınımlarını ve dalgalanmalarını gösterebilmesi
- Alev kaynaklı buoyancy etkilerini daha gerçekçi üretmesi
- Tavan altında oluşan duman tabakasını daha doğru temsil etmesi
- Duman yayılım hızı ve karışım fiziğini daha güvenilir biçimde tahmin etmesi
URANS ise daha düşük hesaplama maliyeti sağlasa da türbülansın büyük bölümünü ortalama davranış üzerinden ele aldığı için yangın gibi sürekli değişen akışlarda önemli fiziksel detayları bastırır. Büyük girdap yapılarının çözülememesi, plume dalgalanmalarının kaybolması ve ani yayılım davranışlarının zayıf temsil edilmesi nedeniyle gerçeği tam olarak yansıtmaz.
Bu sebeple yangın simülasyonlarında LES, mühendislik açısından çok daha güçlü ve güvenilir bir yaklaşımdır.
