Estudio CFD del proceso de inyección de un agente extintor de incendios en OpenFOAM

Abstract

[ES] La inyección de agentes extintores es una de las formas más comunes en las labores de extinción de incendios. En el mundo aeronáutico, para la extinción de incendios a bordo se ha utilizado tradicionalmente el Halon 1301, pero debido a su toxicidad y al daño potencial que puede causar al medio ambiente recientes investigaciones tratan de buscar alternativas a este fluido, tales como el Novec o el agua. Es por esto que este trabajo pretende, mediante la simulación CFD, corroborar datos experimentales y observar la influencia de parámetros geométricos de la tobera de inyección para este fin, como la excentricidad o la conicidad de la misma. Así pues, a lo largo del documento se presentan teóricamente todos los conceptos y software utilizados, junto con los casos simulados y las soluciones a los mismos. Es en la exposición de estas últimas donde se validan los resultados obtenidos mediante los experimentales aportados, además de exponer tanto el efecto positivo que tiene la excentricidad en la apertura del ángulo de inyección como el aumento de la penetración para un instante temporal dado, causado por la conicidad de la tobera de inyección.

[CA] La injecció d’agents extintors es una de les formes més comuns en les tasques d’extinció d’incendis. En el món aeronàutic, per a la extinció d’incendis a bord se ha utilitzat tradicionalment el Halon 1301, però degut a la seua toxicitat i al dany potencial que pot causar al medi ambient recents investigacions tracten de buscar alternatives a este fluid, tals com el Novec o l’aigua. Es per açò que aquest treball pretén, mitjançant la simulació CFD, corroborar dades experimentals i observar la influencia de paràmetres geomètrics de la tobera de injecció per a aquest fi, com la excentricitat o la conicitat de la mateixa. Així doncs, al llarg del document es presenten teòricament tots els conceptes y software utilitzats, junt amb els casos simulats i les solucions als mateixos. Es en la exposició d’aquestes últimes on es validen els resultats obtinguts mitjançant els experiments aportats, a més de exposar tant el efecte positiu que té la excentricitat en la apertura del angle de injecció com el augment de la penetració per a un instant temporal donat, que suposa la conicitat de la tobera de injecció.

[EN] Injection of extinguishing agents is one of the most common forms of fire fighting. In the aeronautical business, Halon 1301 has been traditionally used to extinguish fires on board, but due to its toxicity and its potential damage to the environment, recent research attempts to find alternatives to this fluid, such as Novec or Water. This is the reason why this work aims, through CFD simulation, to corroborate experimental data and observe the influence of geometric parameters of the injection nozzle for this purpose, such as eccentricity or conicity of the same. Thus, throughout the document, all the concepts and software used are theoretically presented, together with the simulated cases and the solutions to them. It is in the exposition of this last ones where the results obtained by the experimental data provided are validated and where both the positive effect that the eccentricity has on the opening of the injection angle and the increase in penetration for a given instant caused by the conicity of the injection nozzle.