Modellazione avanzata al servizio del controllo della ventilazione di gallerie in scavo ed in esercizio.
L’analisi di condizioni di funzionamento ottimale dei sistemi di ventilazione richiede l’utilizzo di strumenti di simulazione innovativi, capaci di ottenere risultati accurati con ridotti tempi computazionali. Questo può essere ottenuto con tecniche numeriche che coinvolgano la riduzione d’ordine del modello o con metodi di decomposizione del dominio. Tecniche di riduzione d’ordine come il proper orthogonal decomposition – POD sono basate sul metodo degli snapshots, che forniscono una base lineare ottimale per la ricostruzione di dati multidimensionali. La decomposizione fisica ottenuta con approcci multiscala utilizza invece l’accuratezza dei codici termofluidodinamici nel near field, cioè la regione in vicinanza dell’incendio ad esempio, e sfrutta il basso costo computazionale di modelli monodimensionali nella regione in cui i gradienti in direzione trasversale sono trascurabili. In questo articolo sono illustrate le caratteristiche di questi due approcci applicati al controllo di sistemi di ventilazione. Nell’articolo si discute l’applicazione di queste tecniche alla ventilazione ordinaria in fase di costruzione e alla ventilazione di emergenza in fase di funzionamento.
Parole chiave: modelli di simulazione, multiscala, modelli ridotti.
Innovative tools are necessary to obtain the optimal operating conditions of the ventilation systems in a reasonable lapse of time and accurately. This can be achieved both with appropriate numerical approaches to the full domain as the model order reduction techniques and with the domain decompositions methods as the multi-scale physical decomposition technique. The reduced order mode techniques such as the Proper Orthogonal Decomposition – POD are based on the snapshots method, which provides an optimal linear basis for the reconstruction of multidimensional data. The physical decomposition achieved through multi- level approaches uses the accuracy of the Computational Fluid Dynamics – CFD code in the near field, e.g. the region close to the fire source, and takes advantage of the low computational cost of the 1-D model in the region where gradients in the transversal direction are negligible. In this paper, the features of these two approaches when applied to the control of tunnel ventilation systems are presented. In particular, the use during construction the phase and during operation are discussed.
Keywords: simulation models, multi-scale, reduced models.
Modélisation pour le contrôle de la ventilation de tunnels en excavation et en opération.
L’analyse des conditions de fonctionnement optimales des systèmes de ventilation nécessite l’utilisation d’outils de simulation innovants, capables d’obtenir des résultats précis avec des temps de calcul réduits. Ceci peut être réalisé avec des techniques numériques impliquant la réduction de l’ordre du modèle ou avec des méthodes de décomposition du domaine. Les techniques de réduction d’ordre telles que la proper orthogonal decomposition – POD sont basées sur la méthode des instantanés, qui fournissent une base linéaire optimale pour la reconstruction de données multidimensionnelles. La décomposition physique obtenue par des approches multi-échelles utilise plutôt la précision des codes dynamique des fluides informatisée dans le champ proche, qui est la région à proximité du feu, par exemple, et exploite le faible coût de calcul des modèles unidimensionnels dans la région où les gradients dans la direction transversale sont négligeables. Cet article décrit les caractéristiques de ces deux approches appliquées au contrôle des systèmes de ventilation. L’article traite de l’application de ces techniques à la ventilation ordinaire pendant la construction et à la ventilation d’urgence pendant le fonctionnement.
Mots clés: modèles de simulation, multi-échelle, modèles réduits.
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