Browsing by Author "Zamorano, Rafael"

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    Assessment of the Performance of FireFOAM in Simulating a Real-Scale Fire Scenario Using High Resolution Data
    (2023) Jahn, Wolfram; Zamorano, Rafael; Calderon, Ignacio; Claren, Raimundo; Molina, Benjamin
    An assessment of the performance of FireFOAM in simulating a large-scale compartment fire scenario is presented in this study, using the Edinburgh Tall Building Fire Test I (2017) as the basis for evaluation. Different mesh geometries and sizes are tested, and both theory-based and experiment-based validation approaches are employed. The theory-based validation revealed that the implemented finite volumes method is generally conservative, but unaccounted deviations of up to 20% for the heat release rate were observed due to errors in numerically modelling subgrid phenomena, particularly with tetrahedral meshes. In the experiment-based validation, the simulated data showed good agreement with experimental measurements for flow patterns inside the compartment, neutral plane height, and temperatures outside the ceiling jet. However, there were relatively large errors in incident radiation in the hot gas zone, thermal boundary layer transient temperatures, and compartment inflow/outflow velocities. Systematic errors were attributed to deficient heat transfer boundary conditions and under-estimated air entrainment. The study also identified ways to improve run-time efficiency by implementing parallel processing or reducing solid angles in FVDOM, although using large meshes (30 cm and 40 cm cell size) resulted in faster run-times at the cost of accuracy.
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    Firefoam (CFD solver) validation in compartment fire scenario using high resolution data
    (2018) Zamorano, Rafael; Jahn von Arnswaldt, Wolfram Michael; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Se realizó una validación de software CFD, en donde se evaluó el desempeño del solver FireFOAM en un escenario de incendio en compartimento de escala real. La evaluación de desempeño, enfocada en calidad de resultados y tiempo de cálculo, se realizó recreando el Test I de la serie Edinburgh Tall Building Fire Tests (2017), o ETFT. Se probaron mallas de distinta geometrías (cúbicas y tetrahédricas) y tamaños (7,5 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm y 40 cm). La validación basada en teoría constó en un balance de energía tanto para determinar qué tan conservativa es la discretización por Volúmenes Finitos, como para realizar un análisis de distribución de energía basado en el balance experimental desarrollado por Maluk et al. (2017). Se obtuvieron resultados no conservativos, con 0 a 20% de la tasa de liberación de calor no simulada, lo que se atribuyó tanto a la sensibilidad del solver al resolver el sistema Navier-Stokes, como a imprecisiones en los modelos de escala sub-malla. La malla tetrahédrica mostró divergencia. La validación basada en experimentos constó en una comparación entre simulaciones y mediciones de temperatura, velocidad e irradiación. Fenónemos bien captados fueron patrones de flujo al interior de compartimento, altura del plano neutro, y temperaturas fuera de la capa límite del techo. Fenómenos mal captados fueron irradiación en la capa humo, temperaturas transientes en la capa límite térmica, y ventilación. Convergencia de malla se logró tanto en temperaturas lejos de la llama como en campos de velocidad al interior del compartimento, para la malla cúbica de 10 cm, mientras que no se consiguió convergencia de malla en velocidades del plano de apertura ni en temperaturas de llama. Errores sistemáticos se atribuyen a condiciones de borde de transferencia de calor deficientes, sub-estimación de la tasa de ventilación, y distribución no uniforme de propano entre los quemadores del Test I. Se encontró que el tiempo de cálculo puede reducirse entre 60 y 70% al implementar procesamiento paralelo. Sólo las mallas de 30 cm y 40 cm lograron correr más rápido que tiempo real.