Branddynamik i tunnlar
Fire Dynamics in Tunnels

VBR001F, 7.5 högskolepoäng

Gäller från och med: Vårterminen 2017
Beslutad av: Cintia Bertacchi Uvo
Datum för fastställande: 2016-12-15

Allmänna uppgifter

Avdelning: Avdelningen för brandteknik
Kurstyp: Ren forskarutbildningskurs
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Kursens mål är att doktoranden efter avslutad kurs skall förstå de fysikaliska principer som styr brandutveckling, ventilation och branddynamik (sikt, gas, temperatur, värmestrålning, flamhöjd, flamspridning, etc.) i undermarksanläggningar. Doktoranden skall också förstå principerna bakom utvecklingen av toxiska ämnen i samband med bränder i undermarksanläggningar och hur dessa ämnen påverkar personer som utsätts för brandrök. Vidare skall doktoranden kunna härleda och använda relevanta matematiska metoder för att beräkna brandens utveckling och spridning samt till vilken grad de personer som vid brandutbrottet befinner sig i undermarksanläggningen kan komma att exponeras för branden. Kursens mål innefattar även att doktoranden skall förstå hur avgörande aspekter gällande värmeflöden relaterar till undermarksanläggningars konstruktion, liksom ventilationförhållandenas påverkan på brandens utveckling i olika skalor.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• beskriva brandförlopp och branddynamik i undermarksanläggningar
• förklara brandegenskaper i fordon, hur branden sprids och hur ventilation påverkar branden
• förklara och härleda ingenjörsmodeller för dimensionerade bränder, sikt, flamhöjder, kritisk hastighet, rökspridning mot tilluftens riktning (backlayering), rök stratifieringen, produktion av rök och toxiska gaser
• använda metoder för att prediktera effekter på människor utsatt för förbränningsprodukter, värme och strålning.
• förklara FED och FEC modeller som används för att prediktera medvetenlöshet.
• beräkna värmepåverkan på tunnelns struktur och hur den påverkar bärförmågan.
• förstå viktiga parametrar för CFD beräkningar i tunnlar
• förstå skalningsmetoder och tekniker för brand i tunnlar
• använda modeller och ingenjörskorrelationer för att genomföra ett projektarbete relaterad till en fallstudie i en tunnel

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• analysera en tunnelbrand och koppla den till möjligheten att överleva med hjälp av FED/FEC analys
• analysera en tunnelbrand med hänsyn till brandutveckling, storleken av brand, produktion av rök och förbränningsprodukter, värme och strålning
• söka information (artiklar, rapporter, manualer, etc.) angående brandutveckling, effekt på människor av förbränningsprodukter, värme och strålning samt värmepåverkan på tunnels struktur och hur den påverkar bärförmåga.
• ha förmåga att använda kunskapen för att rekonstruera ett brandscenario och dess konsekvenser i en tunnel

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden betrakta relevanta vetenskapliga och etiska aspekter vid design av undermarksanläggningar.

Kursinnehåll

Kursen ges för doktorander som studerar vid Avdelningen för Brandteknik vid Lunds Universitet, men även för doktorander vid andra universitet. Kursen omfattar seminarier, föreläsningar och övningar. Kurslitteraturen utgörs av Tunnel Fire Dynamics av Haukur Ingason, Ying Zhen Li och Anders Lönnermark (2015). Boken täcker in alla delar av kursinnehållet, ger erforderlig bakgrund till de problem som ska lösas under kursens gång och tar bl.a. upp ämnen som uppkomsten av förbränningsprodukter samt alstrande av värmestrålning, effekterna av förbränningsprodukter, temperatur, brandeffekt, etc. Inför varje seminarietillfälle skall doktoranden läsa in de kapitel som anges för seminariet i fråga i listan nedan. Mellan seminarierna skall doktoranden arbeta med hemuppgifter, vilka sedan tas upp till diskussion under det efterföljande seminariet. Vid kursens slut skall doktoranden kunna använda den inhämtade kunskapen i analysen av en fallstudie, t.ex. för att förklara brandförloppet i en tunnel. Doktoranden förväntas utveckla en enkel modell i syfte att förutsäga resultatet i den valda uppgiften. Vid seminarierna föregås diskussionen av en introduktion till ämnet. Vidare instruktioner samt läsavsnitt anges nedan. Vanligen föregås varje seminarium av en kort skriftlig inlämningsuppgift (max två A4-sidor), vilken ska innehålla doktorandens reflektioner kring det material som lästs in inför seminariet. Totalt åtta seminarier ingår i kursen: Seminarium 1. Introduktion till branddynamik i undermarksanläggningar: brandutveckling i fordon, brandeffekt, bränsle och ventilationskontroll (kapitel 2, 4 och 5) Introduktion till individuella projekt uppgifter Seminarium 2. – Effekter vid brand i undermarksanläggningar. (förbränningsprodukter, gas temperatur, flamhöjd) (kapitel 7, 8 och 9) Seminarium 3. Värmeflux och termisk resistans och brandspridning (kapitel 10 och 11) Seminarium 4. Skiftning av rök och ventilation (kapitel 12 och 13) Seminarium 5. Rök och överlevnadskriterier (kapitel 14 och 15) Seminarium 6. FED beräkningar, grupparbete Seminarium 7. Introduktion till CFD modellering i tunnlar och skalningsmetoder (kapitel 17 och 18) Seminarium 8. Presentation av projektarbete

Kurslitteratur

Tunnel Fire Dynamics, written by Haukur Ingason, Ying Zhen Li and Anders Lönnermark 2015.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, seminarier, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav: Bachelor i FSE, Civ. Ing. eller Masters i ett tekniskt ämne
Förutsatta förkunskaper: värmetranport, flödesdynamik, termodynamik
Urvalskriterier: Brandingenjörs erfarenhet

Övrig information

minimum antal studenter: 5

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga:

• Haukur Ingason <haukur.ingason@brand.lth.se>
• Patrick van Hees <patrick.van_hees@byggtek.lth.se>