Математическая модель для прогнозирования кратности огнетушащей пены, получаемой в розеточных оросителях
DOI:
https://doi.org/10.33408/2519-237X.2026.10-2.165Ключевые слова:
автоматическая установка пожаротушения, ороситель, розетка, кратность пены, математическая модельАннотация
Цель. На основе результатов экспериментальных исследований разработать математическую модель для прогнозирования кратности пены с учетом основных параметров процесса пенообразования в оросителях розеточного типа для автоматических установок пожаротушения.
Методы. Общая методология работы предусматривала использование теоретических (анализ, синтез, сравнение) и экспериментальных методов исследования. Кратность пены определялась экспериментальным путем по разработанной методике. Статистический анализ экспериментальных данных и создание математической модели включали регрессионный и корреляционный анализы, а также анализ остатков, в том числе нормальность их распределения с помощью критерия Пирсона.
Результаты. На основе экспериментальных данных разработана математическая модель, позволяющая оценивать кратность пены в зависимости от геометрических параметров оросителя, гидродинамических условий и физико-механических свойств пенообразующего раствора. Структура модели включает безразмерные комплексы, отражающие влияние коэффициента рабочей поверхности розетки Ks, относительной длины дужек Lf / D, относительного диаметра розетки D / Dmax и числа капиллярности Ca, что обеспечивает комплексный учет геометрии оросителя и режимных параметров процесса пенообразования. Среднее отклонение расчетных значений кратности пены от экспериментальных составляет 11 %, а максимальное – 27 %. Анализ остатков показал отсутствие систематической зависимости между остатками и прогнозными значениями, а также подтвердил нормальность распределения остатков. Кроме того, выявленные в ходе эксперимента зависимости указывают на сложный характер влияния геометрических параметров оросителя, в частности относительной длины дужек Lf / D, на кратность пены. Наиболее значимый прирост кратности обеспечивается при увеличении числа капиллярности и коэффициента рабочей поверхности розетки, тогда как влияние относительного диаметра розетки носит менее выраженный характер.
Область применения исследований. Проектирование и эксплуатация оросителей розеточного типа для автоматических установок пожаротушения. Предложенная модель позволяет подбирать необходимую конфигурацию процесса пенообразования с учетом применяемого пенообразователя, условий подачи пенообразующего раствора, а также основных геометрических параметров оросителя для получения пены с заданной кратностью.
Библиографические ссылки
Kamlyuk A.N., Likhomanov A.O., Grachulin A.V. Pennye orositeli dlya avtomaticheskikh ustanovok pozharotusheniya [Foam sprinklers for automatic fire extinguishing installations]: monograph. Minsk: University of Сivil Protection, 2023. 244 p. (rus). ISBN: 978-985-590-186-1.
Kamlyuk A.N., Grachulin A.V. Kompressionnaya pena dlya nuzhd pozharnykh podrazdeleniy [Compression foam for the needs of fire departments]: monograph. Minsk: University of Civil Protection, 2019. 224 p. (rus). ISBN: 978-985-590-050-5.
Kamlyuk A.N., Morozov A.A., Parmon V.V. Stvol pozharnyy ruchnoy universal'nyy kombinirovannyy s vozmozhnost'yu izmeneniya raskhoda ognetushashchego sredstva: ot modelirovaniya do ognevykh ispytaniy [A universal combined hand-held fire nozzle with the ability to change the flow rate of fire extinguishing agent: from modeling to fire testing]: monograph. Minsk: University of Civil Protection, 2024. 189 p. (rus). ISBN: 978-985-590-220-2.
Korol'chenko D.A., Sharovarnikov A.F. Tushenie plameni gidrofobnykh materialov vodnymi rastvorami smachivateley [Extinguishing flames of hydrophobic materials by water solutions of wetting agent]. Fire and Explosion Safety, 2015. Vol. 24, No. 3. Pp. 61–68. (rus). EDN: https://elibrary.ru/TUBQAX.
Kamlyuk А.N., Likhomanov А.О., Garaev Yu.V., Vashkevich D.A. Matematicheskaya model' dlya prognozirovaniya kratnosti ognetushashchey peny, poluchaemoy v ustroystvakh s setkami [Mathematical model for predicting the expansion rate of fire extinguishing foam produced in devices with meshes]. Journal of Civil Protection, 2026. Vol. 10, No. 1. Pp. 53–64. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2026.10-1.53. EDN: https://elibrary.ru/HVTTAR.
Kamluk A.N., Likhomanov A.O., Govor E.G., Grachulin A.V. Mathematical model of foam expansion rate generated in sprinklers. Magazine of Civil Engineering, 2024. Vol. 17, No. 7. Article 13102. 11 p. DOI: https://doi.org/10.34910/MCE.131.2.
Kamlyuk A.N., Likhomanov A.O., Govor E.G. Zavisimost' ob"emnoy ustoychivosti nizkokratnykh pen ot ikh kratnosti [Dependence of the volume stability of low-expansion foam on the expansion rate]. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2024. Vol. 69, No. 4. Pp. 194–205. (rus). DOI:10.29235/1561-8358-2024-69-3-194-205. EDN: https://elibrary.ru/SQVQWY.
Kamlyuk A.N. Kolichestvennoe opisanie mekhanizmov obrazovaniya vozdushno-mekhanicheskoy peny nizkoy kratnosti dlya nuzhd pozharotusheniya [Quantitative description of the mechanisms of formation of low multiplicity air-mechanical foam for firefighting needs]. Journal of Civil Protection, 2024. Vol. 8, No. 3. Pp. 276–288. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2024.8-3.276. EDN: https://elibrary.ru/EJOWFD.
Lin S.P., Reitz R.D. Drop and spray formation from a liquid jet. Annual Review of Fluid Mechanics, 1998. Vol. 30. Pp. 85–105. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.30.1.85.
Yanovskiy T.A., Yanovskiy A.G. Mnogomernyy regressionnyy analiz i ego prilozheniya na osnove paketa STATISTICA [Multivariate regression analysis and its applications based on the STATISTICA package]: textbook. Volgograd: Volgograd State Technical University, 2015. 64 p. EDN: https://elibrary.ru/VHVBJF.
Опубликован
Как цитировать
Лицензия
Все права защищены (c) 2026 Камлюк А.Н., Лихоманов А.О.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
