Analisi dei risultati e confronto

Il confronto tra i dati sperimentali e quelli della simulazione è operato sulla base delle tem-perature in quanto è di primario interesse stabilire se il modello di auto predisposto per la simulazione, e che verrà utilizzato in seguito, fornisce risultati attendibili in campo termico. In altre parole, si vuole constatare se le approssimazioni e le assunzioni fatte in sede di modellazione possano condurre ad un errore ritenuto accettabile.

La validazione nel campo dei profili termici dei dati ottenuti dalla simulazione si ottiene me-diante il confronto tra i dati registrati dalle termocoppie installate nelle sezioni quattro sezioni in cui è diviso il tunnel in scala lungo il suo asse longitudinale e i dati registrati dai device predisposti nelle medesime posizioni nel modello FDS.

La suddivisione delle sezioni di controllo è la seguente:

• Sezione A in corrispondenza della sorgente dove sono installate le termocoppie 1ab, 2ab, 3ab, 4ab e 5ab;

• Sezione B a 60,0 cm dalla sorgente dove sono installate le termocoppie 6ab, 7 ab, 8ab, 9ab e 10ab;

• Sezione C a 120,0 cm dalla sorgente dove sono installate le termocoppie 1cd, 2cd, 3cd, 4cd e 5 cd;

• Sezione D a 190,0 cm dalla sorgente dove sono installate le termocoppie 6cd, 7cd, 8cd, 9cd e 10cd.

La Figura 4.5 riporta la distribuzione delle termocoppie nella sezione A, mentre la Figura 4.6 riporta la distribuzione delle termocoppie lungo l’asse del tunnel, raggruppate nelle quattro sezioni.

Figura 4.6: distribuzione delle sezioni lungo l’asse del tunnel.

Analizzando la sezione A i grafici riportati alle Figure 4.7 e 4.8 riportano rispettivamente le temperature registrare nella prova sperimentale e quelle ottenute dalla simulazione FDS:

Figura 4.7: Temperature registrate in sede sperimentale nella sezione A. Sezione D

Sezione A Sezione B

Simulazione 1 – Validazione del modello di auto

Figura 4.8: Temperature registrate con FDS nella sezione A.

I dati di temperatura registrati dalla simulazione FDS sono nella sezione A, in corrispon-denza del focolare, sovrastimati rispetto alla sezione reale, soprattutto per le termocoppie 1ab e 2ab, installate sopra alla sorgente. Per le rimanenti termocoppie i valori si avvicinano a quelli della prova sperimentale con una sovrastima massima di circa 50°C.

Inoltre, gli andamenti dei profili di temperatura rispetto al tempo sono differenti ma questo è un dato atteso in quanto la modellazione della curva HRR per la simulazione FDS è tratta dalla letteratura scientifica per prove di free burning di automobili ed è differente dal caso della prova sperimentale con il modello in scala, in quanto nelle prime i veicoli, a grandezza naturale, sono fatti bruciare in un ambiente aperto e non confinato; mentre nelle seconde il prototipo di auto, in scala, è fatto bruciare all’interno di una galleria con dinamiche dell’in-cendio che sono differenti in termini di pressioni, dissipazione del calore, flussi d’aria. Per quanto appena esposto quindi, è riscontrabile un ritardo tra i valori di picco della tem-peratura nel modello FDS e nella prova sperimentale in scala. Tale ritardo è imputabile esclusivamente all’andamento, sul tempo, della curva HRR inserita nella predisposizione del modello per il calcolo della massa di combustibile rilasciato.

Alla luce di ciò, nel confronto delle temperature si vanno a verificare i dati i valori di tempe-ratura, intesi come picco, in modo indipendente dal tempo senza quindi associare al valore di picco della temperatura il tempo al quale è stato registrato.

Le Figure 4.9 e 4.10 mostrano le temperature reali e della simulazione FDS rispettivamente, alla sezione B.

Figura 4.9: Temperature registrate in sede sperimentale nella sezione B.

Figura 4.10: Temperature registrate con FDS nella sezione B.

Le temperature nella sezione B sono molto vicine a quelle reali, le differenze sono nell’ordine dei 10÷15 °C quindi ragionevoli considerando le approssimazioni introdotte nel file sorgente FDS utilizzato per riprodurre le condizioni sperimentali. Inoltre, la correlazione tra

Simulazione 1 – Validazione del modello di auto andamento delle temperature e termocoppia che ha registrato il dato è riprodotta corretta-mente nella simulazione. Ad esempio, la termocoppia 7ab che ha registrato la temperatura massima nella sezione B, pari a circa 70°C, è la stessa che nella simulazione FDS ha regi-strato la temperatura più alta, di circa 80°C. Questa correlazione è confermata anche per le altre termocoppie.

Nella sezione C le temperature sperimentali (Figura 4.11) e simulate (Figura 4.12) sono paragonabili. Infatti, le differenze tra le due registrazioni si attestano nell’ordine della decina dei gradi centigradi: è presente una leggera sovrastima, tra 13°C e 10°C, per le temperature registrate dalle termocoppie di FDS 1cd e 2cd, mentre la termocoppia 3cd ha registrato i medesimi valori.

Figura 4.11: Temperature registrate in sede sperimentale nella sezione C.

Le medesime considerazioni fatte per la sezione C, si possono riproporre per la sezione D, infatti, in questo caso, i valori sono molto simili con uno scarto massimo entro i 10°C come visibile dalle Figure 4.13 e 4.14.

Figura 4.13: Temperature registrate in sede sperimentale nella sezione D.

Simulazione 1 – Validazione del modello di auto Alla luce di del confronto è possibile affermare che la simulazione, dal punto di vista dell’aspetto termico, ha fornito valori paragonabili a quelli reali. Va considerata tuttavia la possibilità di sovrastime in prossimità del termine sorgente.

Inoltre, la curva HRR stimata (Figura 4.15) dalla simulazione è coerente con quella utilizzata per il calcolo del Mass Flux Value associato alla superficie sorgente (Tabella 4.4) e il valore di potenza rilasciata di picco (HRRmax) è confrontabile con quello sperimentale e pari a 0,86 kW.

Figura 4.15: Curva di rilascio della potenza termica HRR stimata da FDS.

La Figura 4.16 mostra i profili di temperatura nella sezione di mezzeria in direzione assiale del tunnel sempre alla fine della simulazione.

Dalla Figura 4.16 si vede che la massima temperatura, alla fine della simulazione, è di 220°C in una zona che si estende verticalmente dalla sorgente. Al medesimo tempo, in corrispon-denza della sorgente, ma all’intradosso della volta della galleria la temperatura è di 150÷160°C. Inoltre, dalla Figura 4.16, si vede che lo sviluppo di gas caldi e la loro propaga-zione interessi la parte sommitale del modello. Infatti, le temperature maggiori, allontanan-dosi dalla sorgente, sono registrate nei pressi dell’intradosso.

Figura 4.16: Temperature lungo una sezione assiale del tunnel al termine della simulazione associate ad una scala cromatica riportata a destra della Figura

Infine, la Tabella 4.6 riporta, in funzione della sezione di controllo, le temperature medie e le temperature massime registrate dalle sonde.

Tabella 4.6: Temperature medie e massime in funzione della sezione di controllo.

Sezione Distanza da sorgente [cm] Temperatura massima [C] Temperatura media [C]

A 0,00 503,04 166,35

B 60,00 86,92 39,82

C 120,00 58,53 37,90

Simulazione 2 – Pool Fire