08 Giu, 2020

A partire dalla metà degli anni novanta la Fire Safety Engineering (FSE) ha giovato del continuo progresso della fluidodinamica computazionale (CFD: computational fluid dynamics), sia sul piano della ricerca circa la modellazione dei fenomeni fisici, sia dal punto di vista della implementazione tecnologica di tali modelli mediante algoritmi di calcolo e grazie alla potenza sempre crescente dei calcolatori elettronici.

Nell’utilizzo dei modelli CFD sviluppati appositamente per lo studio dell’incendio e delle sue conseguenze, si riscontrano vantaggi e svantaggi. Nonostante l’ottimo grado di affidabilità, sono relativamente recenti e di conseguenza riservano ampie prospettive di continuo sviluppo. Inoltre, l’uso di modelli CFD, più o meno avanzati, necessita di una buona conoscenza del fenomeno dell’incendio richiedono una discreta competenza a livello di calcolo numerico che generalmente non è di immediato utilizzo

Il primo studio di Jensen Hughes srl attraverso la modellazione con FDS è stato quello condotto in collaborazione con i Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, nel 1999, analizzando diversi scenari di incendio nella galleria autostradale limitrofa, con conseguente valutazione della diffusione di fumi e specie chimiche nonché irraggiamento termico sugli elementi strutturali e su portoni tagliafuoco. Durante questi studi, si è anche tenuto conto di un incendio di auto in galleria considerando l’interazione dell’impianto di protezione ad acqua tipo sprinkler. L’esperienza diretta di Jensen Hughes srl nell’utilizzo di CFD si è poi concretizzata negli anni attraverso l’applicazione di questi modelli a molteplici studi in diversi settori e ambiti costruttivi.

Oggigiorno, è sempre più comune l’utilizzo del software Fire Dynamics Simulator (FDS), attualmente alla versione 6.7.4, progettato, sviluppato e distribuito pubblicamente dal NIST, National Institute of Standards and Technology. Il tool FDS è un software di fluidodinamica computazionale agli elementi finiti; esso risolve le equazioni fondamentali dell’energia, della massa, della quantità di moto (si tratta di equazioni non lineari, parzialmente differenziali, tridimensionali e funzioni del tempo, note come equazioni di Navier-Stokes) all’interno di ciascuno dei volumi in cui viene diviso il dominio, tenendo conto delle variazioni che intervengono in ciascuno di essi per effetto di cambiamenti che si hanno in quelli limitrofi, agendo in modo interattivo.

Per modellare lo sviluppo di incendi nel loro macroscopico svilupparsi, il modello di turbolenza più idoneo è Large Eddy Simulation (LES). Tale modello prende in considerazione solo i vortici di dimensioni confrontabili con quelli delle celle mentre quelli più piccoli sono valutati solo in modo approssimato.  I flussi turbolenti si presentano con una ampia variabilità in termini di dimensioni e di durata. La turbolenza varia notevolmente da punto a punto; una perfetta modellazione richiederebbe celle di dimensioni millimetriche tali da non consentire la risoluzione con la potenza di calcolo disponibile.