Ponts entre PyroSim et Pathfinder - PyroSim simulation d'incendie et de fumées

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Vers un couplage entre les résultats PyroSim
et les déplacements Pathfinder

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Thunderhead Engineering, le concepteur américain des deux logiciels, a commencé d’associer les résultats d’une simulation d’incendie PyroSim avec des déplacements de personnes dans Pathfinder. Cela s’est concrétisé par la création de l’outil de visualisation Results qui peut mélanger et afficher ensemble des résultats PyroSim et Pathfinder. S’y est ajoutée une certaine capacité à calculer la Dose effective fractionnelle (Fractional Effective Dose ou FED) alors que les occupants se déplacent parmi des concentrations changeantes de CO, CO2 et O2. Les développements à venir utiliseront les résultats de PyroSim pour altérer le mouvement des occupants et leur prise de décision durant la simulation Pathfinder. Nous montrons ici les possibilités actuelles avec Pathfinder 2018.1 et PyroSim 2017.2.

La vidéo ci-dessous montre à la fois du feu, des fumées, et des occupants en train d’évacuer. Les personnes se rassemblent d’abord dans la salle de réunion, puis quittent le bâtiment. La FED est calculée durant l’évacuation pour certains occupants sélectionnés. Deux occupants attendent 90 secondes avant d’évacuer.
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La Dose effective fractionnelle pour l’un des occupants qui s’est attardé 90 secondes avant d’évacuer est présentée ci-dessous.

Calcul de la Dose effective fractionnelle (FED)
pour l’occupant qui a attendu 90 secondes
avant d’évacuer. —->

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Affichage simultané des résultats de l’évacuation (Pathfinder) et de l’incendie (PyroSim)

Pour simplement afficher en même temps les résultats de PyroSim et de Pathfinder, exécuter le programme de visualisation Results et ouvrir à la fois le fichier résultats Pathfinder (fichier PFR) et le fichier résultats PyroSim (fichier SMV). Il est possible de décaler l’heure d’affichage des résultats PyroSim via le dialogue Préférences FDS du menu Analyse.

Utiliser les résultats PyroSim pour calculer la FED Durant l’évacuation

Afin de calculer la FED durant une évacuation, les données appropriées doivent avoir été enregistrées durant la simulation PyroSim et être accessibles durant la simulation Pathfinder. Voici les étapes à suivre :

Comment se calcule la Dose effective fractionnelle

Le calcul sous Pathfinder de la Dose effective fractionnelle (FED) utilise les équations décrites dans le manuel SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 5e Edition, Vol 3, Chapter 63, pages 2308-2428. L’implémentation utilise uniquement les concentrations en gaz narcotiques CO, CO2, et O2 pour calculer la valeur de FED (les détails sont dans le Pathfinder Technical Reference).
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Dans ce calcul, FEDCO est une fonction de CO, du niveau d’activité et du temps d’exposition. À une concentration inférieure à 5%, le CO2 n’a pas d’effets toxiques, mais il stimule l’activité respiratoire, ce qui augmente la vitesse à laquelle les autres produits sont absorbés, donc VCO2 modifie FEDCO. FEDO2 est une fonction temporelle et accumule lorsque O2 est à moins de 20.9%. Noter que ce calcul ne prend pas en compte les effets du cyanure d’hydrogène HCN. C’est cette même approche qu’adopte le simulateur FDS+EVAC.

Préparation du calcul PyroSim

Pathfinder accède aux données PyroSim par la lecture du fichier de données Plot3D écrit par FDS. Pour écrire ces données, dans PyroSim :
1. Dans le menu Sorties cliquer sur Données Plot3D.
2. Sélectionner [Espèces: CARBON DIOXIDE] Fraction volumique, [Espèces: CARBON MONOXIDE] Fraction volumique, et [Espèces: OXYGEN] Fraction volumique.
3. Confirmer l’Intervalle de sortie à 10 secondes. Les fichiers Plot3D peuvent devenir très gros, mais Pathfinder pourra interpoler entre les différents groupes de données, donc 10 secondes conviennent bien.
4. Lancer la simulation PyroSim.

Préparation du calcul Pathfinder

Il faut indiquer à Pathfinder d’accéder au fichier Plot3D et de calculer la FED pour les occupants sélectionnés :
1. Dans le menu Simulation cliquer sur Paramètres de la simulation.
2. Dans l’onglet Données FDS cliquer sur Activer l’intégration FDS.
3. Sélectionner le fichier Smokeview écrit durant la simulation PyroSim. Il figure en général dans le dossier des fichiers résultat et possède l’extension SMV. Le paramètre Valeur FED devient Activé.
4. Maintenant sélectionner un occupant. Cliquer sur Plus… à droite de la barre de paramètres. Dans le dialogue Autres paramètres occupant, cliquer sur l’onglet Sortie et cliquer sur Fichiers de données CSV. Sélectionner Oui.
5. Répéter l’opération pour un nombre limité d’occupants. Un fichier CSV sera généré pour chaque occupant, donc le nombre d’occupants doit rester inférieur à 50.
6. Lancer la simulation Pathfinder.
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Affichage des résultats

Pour afficher les résultats:
1. Dans Pathfinder, exécuter l’application de visualisation Results. Cela affiche les résultats de l’évacuation.
2. Dans Results, dans le menu Fichier, cliquer sur Charger des résultats et sélectionner le fichier Smokeview (extension SMV).
3. Sélectionner dans l’arborescence les résultats à afficher.
4. Ouvrir le fichier CSV d’un occupant pour tracer la courbe de la FED.

Développements futurs

La fonctionnalité décrite ici n’est qu’un pas vers un couplage complet entre les simulations de l’incendie et de l’évacuation. Le concepteur des logiciels prévoit notamment des possibilités de navigation pour éviter le feu et la fumée, des modifications de la vitesse en fonction de la fumée, l’affichage dynamique de l’exposition aux polluants, et la possibilité de tracer l’exposition de tous les occupants. (Mars 2018)
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Vers un couplage entre les résultats PyroSim et les déplacements Pathfinder