МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАЖИГАНИЯ ПОЛОГА ЛЕСА ОТ ОЧАГА НИЗОВОГО ЛЕСНОГО ПОЖАРА В ТРЕХМЕРНОЙ ПОСТАНОВКЕ

В.А. Перминов

В литературе указывается, что наиболее опасным видом лесных пожаров являются верховые лесные пожары, которые наносят наибольший ущерб. Как правило, возгорание в лесах происходит в нижнем ярусе леса в напочвенном покрове, а затем огнем охватывается полог леса. В настоящей работе приводятся математическая модель и результаты численных расчетов процесса возникновения верхового лесного пожара в трехмерной пространственной постановке. Предполагается, что очаг низового пожара имеет конечные размеры и над пологом леса задана скорость ветра. Математически задача сводится к решению трехмерной нестационарной системы уравнений Рейнольдса для пористой недеформируемой двухтемпературной реагирующей среды. Течение считается развитым турбулентным, и молекулярным переносом пренебрегаем. Дискретной аналог получен с помощью метода контрольного объема. На основе изложенной математической модели проводились численные расчеты по определению картины процесса возникновения верхового лесного пожара в результате зажигания полога леса от заданного очага горения. Получены пространственные распределения полей скорости, массовых концентраций компонент газовой фазы, температур, объемных долей компонентов твердой фазы в различные моменты времени. Детально изучается картина зажигания лесных горючих материалов в пологе леса(инертный прогрев, сушка, пиролиз и воспламенение в газовой фазе). Проведен параметрический анализ влияния различных факторов (высота полога леса, запас и влагосодержание лесных горючих материалов, метеоусловия и т.д.) на процесс перехода низового лесного пожара в верховой. Приводятся сравнения с экспериментальными данными по зажиганию лесных горючих материалов и переходу низового лесного пожара в верховой. Получено вполне удовлетворительное согласование, подтверждающее адекватность описания математической моделью данного физического процесса. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ-Кузбасс (10-01-98000).