Strömningsmekanik och CFD modellering

Användningen av strömningsmekanik och Computational Fluid Mechanics (CFD)-modeller har ökat kraftigt de senaste åren inom brandforskning och bland brandkonsulter. För att möta upp den växande efterfrågan har RISE anställt fler experter inom strömningsmekanik och CFD.

Simulering av kolmonoxidnivåerna i Rinkebybranden.

Vad är strömningsmekanik?

Strömningsmekanik beskriver fluiders rörelse samt deras påverkan på omgivningen, och dess ursprung finns i klassisk mekanik. Numeriska lösningar till strömningsmekanik brukar benämnas Computational Fluid Mechanics (CFD). CFD kan hjälpa till att lösa kopplade problem med exempelvis en fluid som rör sig och överför värme.

Strömningsmekanik i brandutredningar

Tillämpning av strömningsmekanik och CFD-modellering blir allt vanligare inom brandutredningar. Det beror på att datorkapaciteten förbättrats avsevärt och modelleringen blivit ett kostnadseffektivt sätt att simulera olika incidenter. Vi har erfarenhet av simuleringar efter bränder som exempelvis nattklubbsbranden i Göteborg 1998 och Rinkeby-branden 2009.

Stor databas för modellering med strömningsmekanik och CFD

Hos RISE finns en av de största databaserna i världen för fullskaliga och småskaliga tester inom brandområdet. Vi har en mycket lång erfarenhet av testning i full skala där vi även kan utföra valideringsförsök. Kritiska delar i brandutredningar är definitionen av brandtillväxt och de termiska egenskaperna hos de material som används i simuleringen.

Rökspridning och evakuering i Hammarkullens spårvagnstunnel.

Du får expertråd om brandkällor och materialdata

Våra experter ger dig råd om vilka brandkällor och vilken materialdata som ska användas. Med utgångspunkt i dina individuella önskemål stöttar vi dig i ditt utvecklingsarbete med strömningsmekanik och CFD.

Strömningsmekaniska studier av undermarksanläggningar

Med hjälp av strömningsmekanik och CFD-modeller har vi kunnat studera effekter av ventilation och rökspridning på grund av brand i tunnlar. Under de senaste två decennierna har flera katastrofala tunnelbränder inträffat, där rökspridningen förhindrade evakuering och brandbekämpning. Vi har även bidragit till flera tunnelprojekt, till exempel Öresundsförbindelsen mellan Sverige och Danmark samt Hammarkullens spårvagnstunnel.

Simulering av pölbrand i den stora brandhallen vid RISE.

Strömningsmekanik och CFD för simulering av rök- och brandspridning

Med hjälp av strömningsmekanik och CFD-beräkningar kan rök- och brandspridning i byggnader förutsägas. Tack vare den ökade datorkapacitet vi har idag har vi möjlighet att simulera komplexa byggnader, dessutom med kort väntetid.

CFD-modeller för simulering av toxiska gaser

Produktion och diffusion av toxiska gaser i en komplex brand är en mycket viktig komponent som är svår att modellera i detalj. Inom vår forskning har vi fokuserat specifikt på övervakning av kolmonoxidkoncentration (CO) i brandgaser. I senare CFD-modeller har vi även simulerat koncentrationer av andra giftiga gaser som exempelvis vätecyanid (HCN) och väteflourid (HF).

Brandspridning i CFD-modellering

Genom att kombinera CFD-modeller med empiriska flamspridningsmodeller är det möjligt att kvalitativt undersöka själva brandtillväxten Vi har deltagit i flera EU-projekt där vi bland annat studerat CFD-modellering av brandspridning för travelling fires, men även kabelbränder och rumsbränder.

Simulering och test av ett batterihus i ett elektriskt fordon som användes som randvillkor i en FE-modell för att bestämma den maximala temperaturen i battericellerna.

CFD forskning på RISE

RISE har expertis inom alla områden som involverar CFD, både inom tillämpad och grundläggande forskning. Därtill har vi lång erfarenhet av brandforskning och många experter inom området. Vår expertis finns bland annat inom kopplade CFD-FEM-simuleringar där randvillkoren kommer från en CFD-modellering som kopplas till en FE-modell med exempelvis Abaqus.

Klusterkapacitet för strömningsmekanik och CFD-beräkningar

Våra två datorkluster möjliggör utförande av flera stora beräkningar parallellt. Sammantaget med vår höga kompetens inom kvalitetssäkring och osäkerhetskvantifiering av CFD-simuleringar hjälper vi dig vidare, oavsett det gäller en rökfyllnadsberäkning eller för att bestämma randvillkor till vidare FE-modellering.

Närliggande områden till strömningsmekanik

CFD-modeller används inte enbart för brandapplikationer utan även för förbränningsmodellering, värme- och kylsystem och sprinklermodellering. Andra närliggande områden är exempelvis simuleringar av ventilationssystem och utsläpp av toxiska gaser.

Expertis inom CFD-modellering på RISE

Vi har gedigen kunskap, lång erfarenhet och hög kompetens inom flera olika CFD-program för modellering. De vi använder mest frekvent är Fire Dynamics Simulator (FDS), FireFoam/OpenFoam och Sofie. När du anlitar oss får du hjälp med CFD-modellering och strömningsmekanik. Våra leveranstider är i allmänhet korta.

Behöver du hjälp inom strömningsmekanik och CFD-modellering? Varmt välkommen att kontakta oss!