firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2026.35.01.22-31firesmi-1613Research ArticleАВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВАAUTOMATED SYSTEMS AND MEANSОценка аэротермодинамических характеристик противопожарной системы противодымной вентиляции при помощи программного комплекса для конечно-элементного моделированияEvaluation of aerothermodynamic characteristics of a fire-fighting smoke ventilation system using a software package for finite element modellinghttps://orcid.org/0000-0003-0644-7412БулыгинЮ. И.BulyginYu. I.

БУЛЫГИН Юрий Игоревич, д.т.н., профессор, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды»

344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

РИНЦ AuthorID: 140003, ResearcherID: E-8171-2014, Scopus: 56958488600

Yuriy I. BULYGIN, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of Department of “Life Safety and Environmental Protection”

Gagarin Sq., 1, Rostov-on-Don, 344003

RSCI AuthorID: 140003, ResearcherID: E-8171-2014, Scopus: 56958488600

bulyur_rostov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4618-029XМасленскийВ. В.MaslenskyV. V.

МАСЛЕНСКИЙ Виктор Валерьевич, к.т.н., доцент кафед­ры «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды»

344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

РИНЦ AuthorID: 971212, ResearcherID: ABF-3154-2020, Scopus: 57207456599

Viktor V. MASLENSKY, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of Department of “Life Safety and Environmental Protection”

Gagarin Sq., 1, Rostov-on-Don, 344003

RSCI AuthorID: 971212, ResearcherID: ABF-3154-2020, Scopus: 57207456599

vmaslenskii@donstu.ruhttps://orcid.org/0009-0008-4630-7944ФисенкоВ. А.FisenkoV. A.

ФИСЕНКО Владимир Альбертович, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды»

344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Vladimir A. FISENKO, Associate Professor of Department of “Life Safety and Environmental Protection”

Gagarin Sq., 1, Rostov-on-Don, 344003

director@deprostov.ruДонской государственный технический университет (ДГТУ)РоссияDon State Technical University (DSTU)Russian Federation2026140420263512231Copyright © Булыгин Ю.И., Масленский В.В., Фисенко В.А., 20262026Булыгин Ю.И., Масленский В.В., Фисенко В.А.Bulygin Y.I., Maslensky V.V., Fisenko V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1613Введение

Введение. Проведенное исследование включало инженерный расчет параметров противодымной вентиляции помещений фитнес-клуба и последующее конечно-элементное моделирование процессов дымоудаления с использованием программного комплекса. Сравнение результатов двух методов позволяет оценить как точность инженерных методов, так и адекватность математической модели.

Цель и задачи

Цель и задачи. Цель исследования состоит в комплексной оценке аэродинамических характеристик и эффективности функционирования противопожарной системы противодымной вентиляции помещения фитнес-клуба в многофункциональном здании с использованием комбинированного подхода, включающего инженерный расчет и конечно-элементное моделирование. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Методы

Методы. Для решения задач обосновано использование математического моделирования аэродинамических процессов в системах противодымной вентиляции помещений зданий для определения параметров, определяющих эффективность ее работы.

Выводы

Выводы. Проведенный инженерный расчет и последующее конечно-элементное моделирование работы системы противодымной вентиляции помещений фитнес-клуба многофункционального комплекса позволили получить детальную картину распределения основных аэродинамических параметров в различных режимах эксплуатации и показали хорошую согласованность по ключевым параметрам: расходу дыма, скоростям и давлениям.

Introduction

Introduction. The conducted research included an engineering calculation of the parameters of the smoke ventilation of the fitness club premises and the subsequent finite element modelling of smoke extraction processes using a software package. Comparing the results of the two methods makes it possible to evaluate both the accuracy of the engineering methods and the adequacy of the mathematical model.

Aim and objectives

Aim and objectives. The purpose of the study is to comprehensively assess the aerodynamic characteristics and effectiveness of the fire-fighting smoke ventilation system of a fitness club in a multifunctional building using a combined approach, including engineering calculation and finite element modelling. To achieve this goal, it is necessary to solve the following tasks:

Methods

Methods. To solve the problems, the use of mathematical modelling of aerodynamic processes in smoke ventilation systems in buildings is justified to determine the parameters that determine the effectiveness of its operation.

Conclusions

Conclusions. The engineering calculation carried out and the subsequent finite element modelling of the operation of the smoke ventilation system in the fitness club of the multifunctional complex allowed us to obtain a detailed picture of the distribution of the main aerodynamic parameters in various operating modes and showed good consistency in key parameters: smoke consumption, velocities and pressures.

дымоудалениерасход дымаинженерный расчетдымовоздушная смесьскорость движениядавлениевизуализацияsmoke extractionsmoke consumptionengineering calculationsmoke-air mixturemovement speedpressurevisualizationReferencesПузач С.В., Калмыков С.П. Численное моделирование задымления помещений при пожаре с учетом различных типов пожарной нагрузки // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2024. № 33 (2). С. 42–49. DOI: 10.22227/0869-7493.2024.33.02.42-49. EDN NNKXIS.Puzach S.V., Kalmykov S.P. Numerical modeling of smoke condition of premises in case of fire taking into account different types of fire load. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2024; 2(33):42-49. DOI: 10.22227/0869-7493.2024.33.02.42-49. EDN NNKXIS. (rus).Есин В.М., Калмыков С.П. Обоснование расхода удаляемого из поэтажных коридоров дыма при пожаре в зданиях повышенной этажности // Пожарная безопасность. 2022. № 3 (108). С. 76–85. DOI: 0.37657/vniipo.pb.2022.46.16.009. EDN YZYMKR.Esin V.M., Kalmykov S.P. Justification of the smoke consumption removed from the floor corridors during a fire in high-rise buildings. Fire Safety. 2022; 3(108):76-85. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2022.46.16.009. EDN YZYMKR. (rus).Klote J.H., Milke J.A., Turnbull P.G., Kashef A., Ferreira M.J. Handbook of smoke control engineering // ASHRAE. 2012. 512 p. URL: https://sciarium.com/file/110940/Klote J.H., Milke J.A., Turnbull P.G., Kashef A., Ferreira M.J. Handbook of Smoke Control Engineering. ASHRAE. 2012; 512. URL: https://sciarium.com/file/110940/Li L., Du F., Yang Y., Wei L., Huang F., Gao Z. et al. Research on the smoke mass flow rate in one-dimensional spreading stage in tunnel with multiple fire sources // Case Studiesin Thermal Engineering. 2022. No. 31. Р. 101801. DOI: 10.1016/j.csite.2022.101801. EDN GVPAHR.Li L., Du F., Yang Y., Wei L., Huang F., Gao Z. et al. Research on the smoke mass flow rate in one-dimensional spreading stage in tunnel with multiple fire sources. Case Studiesin Thermal Engineering. 2022; 31:101801. DOI: 10.1016/j.csite.2022.101801. EDN GVPAHR.Veloo P., Quintiere J.G. Convective heat transfer coefficient in compartment fires // Journal of Fire Sciences. 2013. No. 31 (5). Рр. 410–423. DOI: 10.1177/0734904113479001Veloo P., Quintiere J.G. Convective heat transfer coefficient in compartment fires. Journal of Fire Sciences. 2013; 31(5):410-423. DOI: 10.1177/0734904113479001Mvogo Рh.О., Samedi О.Z., Changement P., Zaida Ju.T., Nzie W., Fouda H.E. et al. Investigative Study on Convective Heat Transfer inside Compartment during Fire Situation // Journal of Combustion. 2022. No. 2022. 12 p. DOI: 10.1155/2022/6559812. EDN CNUMDG.Mvogo Рh.О., Samedi О.Z., Changement P., Zaida Ju.T., Nzie W., Fouda H.E. et al. Investigative study on convective heat transfer inside compartment during fire situation. Journal of Combustion. 2022; 2022:12. DOI: 10.1155/2022/6559812. EDN CNUMDG.Баркалов Б.В. Основания норм проектирования аварийной противодымной вентиляции // Водоснабжение и санитарная техника. 1990. № 9.Barkalov B.V. Foundations of standards for the design of emergency smoke ventilation. Water supply and sanitary engineering. 1990; 9. (rus).Ярош А.С., Чалаташвили М.Н., Кроль А.Н., Попова Е.А., Романова В.В., Сачков А.В. Анализ математических моделей развития опасных факторов пожара в системе зданий и сооружений // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2019. № 1. С. 50–56. EDN TUFIDN.Yarosh A.S., Chalatashvili M.N., Krol A.N., Popova E.A., Romanova V.V., Sachkov A.V. The system of buildings and structures dangerous fire factors development mathematical models alysis. Bulletin of research center for safety in coal industry (Industrial safety). 2019; 1:50-56. EDN TUFIDN. (rus).Матюшин А.В., Гомозов А.В., Иващук Р.А. Моделирование динамики опасных факторов пожара в помещениях с людьми, нуждающимися в спасении, с учетом наличия неплотностей в притворах дверей // Пожарная безопасность. 2013. № 4. С. 63–68. EDN RPZXCH.Matyushin A.V., Gomozov A.V., Ivashchuk R.A. Simulation of dynamics of dangerous fire factors in premises with people in need of rescue, taking into account the frame ledge of doors. Pozharnaya Bezopasnost’/Fire Safety. 2013; 4:63-68. EDN RPZXCH. (rus).Баркалов Б.В. Очаг пожара как основание для проектирования противодымной вытяжной вентиляции // Водоснабжение и санитарная техника. 1991. № 2.Barkalov B.V. Fire source as a basis for designing smoke extraction ventilation. Water supply and sanitary engineering. 1991; 2. (rus).Королева Т.И., Безяев А.А., Иващенко Н.Ю. Методика расчета системы дымоудаления зданий повышенной этажности // Проблемы энергосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах : сб. ст. XX Междунар. науч.-практ. конф. 2019. С. 85–89. EDN WGJDXG.Koroleva T.I., Bezyaev A.A., Ivashchenko N.Yu. The method of calculation of smoke extraction system of high-rise buildings. Problems of energy saving in industrial and housing and communal complexes : Collection of articles of the XX International scientific and practical conference. 2019; 85-89. EDN WGJDXG. (rus).Матюшин А.В., Гомозов А.В., Иващук Р.А. Методика расчета динамики опасных факторов пожара в помещениях при наличии неплотностей в притворах дверей (щелей) // Пожарная безопасность. 2015. № 4. С. 92–100. EDN VCMJXR.Matyushin A.V., Gomozov A.V., Ivashchuk R.A. Design procedure of dynamics of dangerous factors of fire in rooms in the presence of loose-fitting doors (narrow slots). Pozharnaya bezopasnost’/Fire Safety. 2015; 4:92-100. EDN VCMJXR. (rus).Saarinen P.E., Kalliomäki P., Tang J.W., Koskela H. Large eddy simulation of air escape through a hospital isolation room single hinged doorway — validation by using tracer gases and simulated smoke videos // PLOS One. 2015. No. 10 (7). P. e0130667. DOI: 10.1371/journal.pone.0130667Saarinen P.E., Kalliomäki P., Tang J.W., Koskela H. Large eddy simulation of air escape through a hospital isolation room single hinged doorway — validation by using tracer gases and simulated smoke videos. PLOS One. 2015; 10(7):e0130667. DOI: 10.1371/journal.pone.0130667Martin D., McLaughlin B., Arup P.E. Influence of gap sizes around swinging doors with builders hardware on fire and smoke development. San Francisco, CA, USA, 2018. URL: https://www.commdoor.com/GapSizeAroundSwingingDoors.pdfMartin D., McLaughlin B., Arup P.E. Influence of gap sizes around swinging doors with builders hardware on fire and smoke development. San Francisco, CA, USA. 2018. URL: https://www.commdoor.com/GapSizeAroundSwingingDoors.pdfANSYS Fluent Theory Guide // ANSYS. Inc. 2021. URL: https://dl.cfdexperts.net/cfd_resources/Ansys_Documentation/Fluent/Ansys_Fluent_Workbench_Tutorial_Guide_2021_R2.pdfANSYS Fluent Theory Guide. ANSYS. Inc. 2021. URL: https://dl.cfdexperts.net/cfd_resources/Ansys_Documentation/Fluent/Ansys_Fluent_Workbench_Tutorial_Guide_2021_R2.pdfМасленский В.В. Улучшение условий труда операторов технологических и мобильных машин в условиях нагревающего микроклимата : дис. … канд. техн. наук. Ростов н/Д, 2021. EDN ETLEXA.Maslensky V.V. Improving the working conditions of operators of technological and mobile machines in a heating microclimate : Dissertation of candidate of technical sciences. Rostov-on-Don, 2021. EDN ETLEXA. (rus).Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха / под ред. И.Г. Староверова // Справочник проектировщика. М. : Стройиздат, 1992. 416 с. URL: https://www.c-o-k.ru/library/document/37906; https://djvu.online/file/rLDTj4NMJOeKjInternal plumbing fixtures. Part 3. Ventilation and air conditioning. Ed. by I.G. Staroverov. Designer’s Handbook. Moscow, Stroyizdat, 1992; 416. URL: https://www.c-o-k.ru/library/document/37906;https://djvu.online/file/rLDTj4NMJOeKj (rus).Данилов А.И., Маслак В.А., Вагин А.В., Сиваков И.А. Численное моделирование пожара в вагоне метрополитена // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2017. № 26 (10). С. 27–35. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.10.27-35. EDN ZUFYAP.Danilov A.I., Maslak V.A., Vagin A.V., Sivakov I.A. Numerical simulation of a subway car fire. Pozharovzryvobezopasnost /Fire and Explosion Safety. 2017; 10:27-35. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.10.27-35. EDN ZUFYAP. (rus).Есин В.М., Калмыков С.П., Носков К.А. Расчет расходов воздуха в клапане дымоудаления из коридоров при периодических и приемо-сдаточных испытаниях систем противодымной защиты жилых зданий // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2018. № 6. С. 44–53. EDN XWXGWT.Esin V.M., Kalmykov S.P., Noskov K.A. Calculation of air flow rates in a smoke exhaust valve from corridors during periodic and acceptance tests of smoke protection systems in residential buildings. AVOK. 2018; 6:44-53. EDN XWXGWT. (rus).Есин B.М., Калмыков C.П. Сравнение методик расчета требуемых параметров вентиляционных систем противодымной защиты многоэтажных зданий // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2014. № 23 (6). С. 47–52. EDN SNVTPD.Esin V.M., Kalmykov C.P. Comparison of method of calculating of demanded parameters of ventilation systems of smoke control of multistorey buildings. Pozharovzryvobezopasnost /Fire and Explosion Safety. 2014; 23(6):47-52. EDN SNVTPD. (rus).Пузач С.В., Калмыков С.П. Оценка эффективности работы системы дымоудаления из помещений при пожаре с учетом различных типов пожарной нагрузки // Пожарная безопасность. 2025. № 3 (120). С. 28–39. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2025.120.3.003. EDN DJEAJF.Puzach S.V., Kalmykov S.P. Assessment of efficiency of the smoke exhaust system in case of fire taking into account various types of fire load. Fire safety. 2025; 3(120):28-39. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2025.120.3.003. EDN DJEAJF. (rus).Болодьян И.А., Пузач С.В., Барановский А.С. Численное моделирование пожара в автодорожном тоннеле. Выбор расчетной сетки // Пожарная безопасность. 2021. № 3 (104). С. 47–54. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2021.72.64.005. EDN QLXVFB.Bolodian I.A., Puzach S.V., Baranovskiy A.S. Numerical simulation of fire in road tunnel. Selection of the calculated grid. Fire safety. 2021; 3(104):47-54. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2021.72.64.005. EDN QLXVFB. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.