analisi sensibilità mesh in fds

Analisi di sensibilità della Mesh di calcolo in FDS

Il DM 03 08 2015 al paragrafo M.1.9 Criteri di scelta ed uso dei modelli e dei codici di calcolo recita:

Per i parametri di input del modello più rilevanti deve essere svolta analisi di sensibilità dei risultati alla variazione del parametro di input. Ad esempio, i risultati dell'analisi non devono essere significativamente dipendenti dalle dimensioni della griglia di calcolo.

Ma in cosa consiste? Di seguito la nostra traduzione.

 

L'analisi

L’analisi condotta consiste nella realizzazione di più modelli di calcolo con medesime caratteristiche geometriche, aperture di ventilazione, potenze e superfici dei bruciatori nonché posizionamento delle sonde. L’unica variabile risulta invece essere il passo della mesh.

Come lo stesso manuale FDS recita, deve essere adeguatamente dimensionata la mesh di calcolo in funzione delle potenze dell’incendio (la dimensione è correlata all’altezza della fiamma) e della geometria dei locali. Questo corretto dimensionamento serve per ottenere dei risultati coerenti e convergenti ad un valore più accurato possibile.

Seppur vero da un lato che raffinando in modo significativo si hanno valori sempre più accurati, è altrettanto vero che l’onere di calcolo e quindi i tempi computazionali ne risentono significativamente. Stiamo parlando di un rallentamento nell’ordine di n4 per ogni gradi di raffinamento.

È pertanto necessario definire un passo sufficientemente fine oltre il quale, pur raffinando ulteriormente, non si ottengono valori sensibilmente più accurati.

 

Calibrazione mesh

Sono stati realizzati 3 modelli con passo mesh rispettivamente 50cmx50cm, 25cmx25cm, 12,5cmx12,5cm. Dimensioni del dominio 20mx10x10m e potenza 7MW.

 

modelli FDS a confronto
modelli FDS a confronto

 

In accordo alla formula che segue

 

Per il caso specifico viene suggerita una mesh 25cmx25cmx25cm e pertanto i valori verranno correlati a questa.

 

Parametri ottenuti

Si riportano di seguito, per le grandezze significative, i parametri ottenuti al variare del tempo nei 3 modelli.

 

Lettura necessaria al calcolo della sollecitazione termica strutturale

 

Letture necessarie per la correlazione con le soglie di prestazione relative all’esodo con metodi di calcolo avanzati

 

 

Letture necessarie per la correlazione con le soglie di prestazione relative all’esodo con metodi di calcolo semplificati

 

Output grafici discretizzazione fiamma e stratificazione fumi

 

Conclusioni

Per i parametri di input del modello più rilevanti è stata svolta l’analisi di sensibilità dei risultati alla variazione dei parametri di input. Rispettando i criteri di dimensionamento della mesh così come suggeriti dal manuale di FDS, questi non sono significativamente dipendenti dalle dimensioni della griglia di calcolo se adeguatamente dimensionata in accordo alla formula individuata.

 

In sostanza, anche raffinando ulteriormente la mesh non si otterrebbero valori sensibilmente più corretti.