消防用放水の二次元簡易計算モデルと放水特性評価

摘要

It is necessary to estimate the efficient water discharge performance to a burning area of fire with considering the water delivering characteristics. The objective of this study is to develop the two-dimensional simple numerical simulation model and to evaluate discharge ability of water that is discharged like a rod by a fire fighter hose nozzle. The simulation model based on MPS method have been constructed with considering the breakup model for the discharged water applying the Rosin-Rammler distribution to estimate the diameter distribution of water droplets. The quantitative evaluation method for the discharge ability has been established by analyzing the distribution of the water volume dropped on the surface as footprint (or landing zone). We conducted the small scale water discharge experiments (3.7 L/min by 0.05 MPa) in order to evaluate quantitatively the simulation model. The maximum range and maximum height of the discharged water are simulated well with less than 4 % difference in comparison with measured data.%消火活動時に棒状放水された水の飛行挙動を把握するため,二次元の簡易計算モデルを構築した．計算モデルには，MPS法を基盤として用い，モデルの有用性を検証するため，小規模放水実験（放水流量3．7 L／min）を実施し，放水軌跡を比較した．水塊の分裂は，流体粒子の径にRosin－Rammler分布による粒径分布を与えることで再現し,空気抵抗の計算にはMPS法の重み関数を応用したモデルを組み込むことで，実射に近い放水挙動を再現する辛ができた．また，最大射程及び最大射高は4％以下の誤差で再現できたが，水の分散分布は放水角度の増加と伴に誤差が大きくなった．この原因は，二次元近似により射帽方向への粒子の分散が計算されないため，水量分布に大幅な誤差が生じると考えられる．従って,放水軌跡及びFootprint域の最小・最大距離を予測するには,二次元の計算で十分であるが,最大水量値や水量ピークの射程方向における位置など，Footprint内における水の分散分布を詳細に予測するためには，三次元の計算モデルが必要である．