Sichtweite in Abteilungsbränden

Bei der Analyse der Lebenssicherheit kann die Simulation der Rauchausbreitung, der Toxizität und der Sichtbarkeit verwendet werden, um die Kriterien für die Verträglichkeit während der Evakuierung vorherzusagen. Die Sichtbarkeit wirkt sich stark auf Evakuierungsstrategien aus und steht in engem Zusammenhang mit der Rauchdichte, die von verschiedenen Parametern abhängt, z. B. Rußausbeute, Partikelgröße, Partikelverteilung, Partikelablagerung, Agglomeration und Transportmechanismus. Zunehmend werden numerische Strömungsmodelle (CFD) wie der Fire Dynamics Simulator (FDS) für die Vorhersage der oben genannten Größen verwendet, so dass Sicherheitsmaßnahmen aus numerischen Simulationen abgeleitet werden können.

Bei Untersuchungen im realen Maßstab wurden jedoch nicht vernachlässigbare Abweichungen zwischen experimentellen Daten und den Ergebnissen von Simulationen mit z. B. FDS festgestellt. Daher müssen die Modelle für eine zuverlässige Vorhersage der Sichtbarkeit bei Brandabschnitten verbessert werden. Geeignete experimentelle Daten sind jedoch noch nicht verfügbar.

Forschungsaktivitäten

• Durchführung von Kammerbränden im realen Maßstab (Skalierungseffekttests)
• Durchführung von Experimenten im Labormaßstab (Einzeleffekttests)
• Entwicklung eines neuen experimentellen Ansatzes zur Messung raum-zeitlich aufgelöster Extinktionskoeffizienten (LEDEX)
• Numerische Simulationen mit verschiedenen CFD-Methoden
• Verbesserung und Validierung von Sichtbarkeitsmodellen in CFD-Methoden

Angewandte Messverfahren

• Mid Infra Red EXtinctioncoefficient (MIREX)
  Der MIREX sendet Licht im mittleren Infrarotbereich aus. Dieses Licht durchläuft eine Messstrecke. Hinter dieser wird es von einem Spiegel reflektiert. Durch den Vergleich der emittierten und reflektierten Lichtintensität wird die Lichtextinktion über die Länge des Strahls bestimmt.
• Leuchtdioden-Extinktionskoeffizient (LEDEX)
  LEDEX misst die Intensitätsänderung von LEDs und bestimmt mit Hilfe einer komplexen Datenanalyse räumlich aufgelöste Extinktionskoeffizienten.
• Particle Image Velocimety (PIV)
  Bei PIV werden 2D-Geschwindigkeitsfelder durch Beobachtung von Partikelverschiebungen in bestimmten Zeitintervallen bestimmt, die von einem Lichtblatt beleuchtet und von einer CCD-Kamera beobachtet werden.
• Elektronischer Niederdruck-Impaktor (ELPI)
  Partikel unterschiedlicher Größe haben unterschiedliche elektrische Eigenschaften und Ablagerungsmerkmale, die mit dem ELPI gemessen werden und aus denen Partikelgrößenverteilungen abgeleitet werden.

Zugehörigen Publikationen

• Lukas Arnold, Alexander Belt, Thorsten Schulze, and Lea Sichma. Spatiotemporal Measurement of Light Extinction Coefficients in Compartment Fires. Interflam, 2019.
• Alexander Belt, Lukas Arnold, Ben Hein, Thorsten Schultze, and Lea Sichma. Visibility during Compartment Fires, Part 1: Experiments. FDS User Group Meeting, Berlin (Germany), 7 Nov 2019 - 8 Nov 2019, Nov 2019.
• Lukas Arnold, Alexander Belt, Ben Hein, Thorsten Schultze, and Lea Sichma. Visibility during Compartment Fires, Part 2: Simulations. FDS User Group Meeting, Berlin (Germany), 7 Nov 2019 - 8 Nov 2019, Nov 2019.
• Lukas Arnold, Alexander Belt, Thorsten Schultze. Experimental and Numerical Investigation of Visibility in Compartment Fires. Accepted for AUBE conference (Duisburg, Germany), Sep 2021