Simulación de incendios con modelos multicapa-zonal

Los modelos CFD ofrecen una solución de alta precisión con un alto coste computacional para la simulación de incendios. En contraposición, los modelos multicapa-zonales realizan simulaciones de media precisión con un bajo coste computacional, haciendo más accesible esta tecnología mejorando el diseño de los sistemas de ventilación de incendios de infraestructuras. En este proyecto se realiza el desarrollo de un modelo multicapa-zonal, en MATLAB y su posterior validación con los resultados obtenidos por los experimentos realizados en el atrio de Murcia, España y el modelo bizonal.
Los resultados obtenidos muestran una reducción significativa del coste computacional siendo la duración de las simulaciones menor que 30 segundos frente a las simulaciones CFD que son del orden de cuatro días. Se ha realizado la validación del modelo con tres experimentos a escala real, y el modelo predice la altura de la capa de humos con un rango de error relativo de 0-8% y predice con un error de 1-18ºC la temperatura de la capa superior con respecto a los datos experimentales. Además, se ha mostrado la incertidumbre en la estimación de la altura de la capa de humos que conlleva el uso de este tipo de modelos mediante la implementación de las diferentes correlaciones empíricas dentro del modelo multicapa-zonal.

CFD models offer a high-precision solution with a high computational cost for fire simulation. In contrast, multi-layer zone models perform medium-precision simulations with a low computational cost, making this technology more accessible by improving the design of infrastructure fire ventilation systems. In this project, the development of a multi-layer zone model is carried out in MATLAB and its subsequent validation with the results obtained by the experiments carried out in the atrium of Murcia, Spain and the two-layer zone model.
The results obtained show a significant reduction in the computational cost, with the duration of the simulations being less than 30 seconds compared to the CFD simulations that are of the order of four days. The validation of the model has been carried out with three full-scale experiments, and the model predicts the height of the smoke layer with a relative error range of 0-8% and predicts with an error of 1-18ºC the temperature of the upper layer with respect to the experimental data. In addition, the uncertainty in the estimation of the height of the smoke layer that entails the use of this type of models has been shown through the implementation of the different empirical correlations within the multi-layer zone model.