Разработаны физическая и математическая модели процессов теплопереноса при движении неоднородной капли воды (с твердым включением) в среде высокотемпературных (более 800 К) газов. С применением разработанных моделей проведены численные исследования испарения капель с твердыми включениями в пламенной зоне горения. Выявлены два режима фазовых превращений неоднородных капель: испарение со свободной поверхности капли на внешней границе при температуре газовой среды T,< 1050 К и радиусе капли r₂ < 0,3-Ю"³ м, а также испарение со "взрывным" парообразованием вблизи зоны контакта твердого включения с жидкостью при T_f > 1050 К, r₂ > 0.3-10"³ м. Сопоставлены результаты численного моделирования с результатами проведенных ранее экспериментов.

В рамках распространенных допущений получено аналитическое решение задачи о стационарном сферически симметричном двухфронтовом диффузионном горении вокруг неподвижной частицы газифицирующегося топлива бесконечной (для обеспечения стационарности горения) плотности в гибридной атмосфере. Показано, что ближайший к частице фронт пламени (A) имеет ту же природу, что и единственный диффузионный фронт пламени вокруг частицы, горящей в чистом воздухе, а во втором фронте пламени (B) происходит устойчивое диффузионное горение перемешанной смеси газа с воздухом. Решение проиллюстрировано на двух вариантах исходных данных: в I варианте пары топлива и газ идентичны этану; II вариант отличается числом Льюиса для горючего газа Le₃ и температурой плоского пламени на пределе горения (НКПР) газовоздушной смеси, заимствованными у водорода. Для обоих вариантов задачи приведены графические зависимости размеров и температур диффузионных пламен от содержания горючего газа в воздухе и от радиуса частицы. Установлено, что геометрическое подобие полей распределения температуры в пространстве отсутствует для частиц с радиусом порядка 20 мкм и менее. Для варианта II в области, ограниченной поверхностью фронта B, отмечена сверхадиабатическая температура среды. Стационарное решение задачи отсутствовало при концентрации горючего газа, превышающей НКПРДе₃. Показано, что функция распределения температуры в пространстве между фронтами A и B линейно растет с увеличением содержания горючего газа, что использовано для объяснения зависимости концентрационного предела распространения пламени по аэровзвеси от добавок горючего газа, в том числе водорода.

На примере аварии, происшедшей 1 июня 1976 г. на предприятии "Нипро" в г. Фликсборо (Великобритания), на основании математической обработки данных Сади установлено, что зависимость избыточного давления взрыва Р_взр от расстояния R₁ описывается уравнением Р_взр = 94970ц)"^1,526 с коэффициентом корреляции 0,990. Показано, что данные Сади можно использовать в качестве эталона при верификации методик прогнозирования последствий взрывов газопаровоздушных смесей. На основании сравнительного анализа отечественных и зарубежных методов установлено, что последствия реального взрыва во Фликсборо лучше всего описываются ТНТ-ме-тодом из РД 03-409-01 и уравнением Дорофеева для режима детонации.

Проведено моделирование пожаровзрывоопасных свойств напряженных циклических углеводородов - циклопропена, циклопропана, тетраэдрана, бицикло[1.1.0]бутана, циклобутана, про-пеллана, бициклопентана, спиро[2. 2]пентана, призмана, кубана, 3-ротана, перспироциклопро-пан[3]ротана. Выполнены расчеты концентрационных пределов распространения пламени по двум моделям - интерполяционной и молекулярной. Установлено, что вещества с напряженной молекулярной структурой обладают широкими концентрационными пределами распространения пламени. Показано, что в детонационном режиме распада соединений циклопропена, тетраэдрана, пропеллана, призмана и кубана с образованием графита и водорода удельные энергетические характеристики распада (энтальпия распада, скорость детонационной волны) превышают удельные энергетические характеристики тринитротолуола. Предложен параметр, характеризующий взрывоопасные свойства напряженных соединений, - минимальное давление, при котором возможен распад вещества при отсутствии окислителя в системе.

Рассмотрены основные методы математических исследований вероятности возникновения лесных пожаров. Выяснено, что научные исследования, связанные с математическим моделированием вероятности возникновения пожаров с учетом грозовой активности и антропогенного фактора, имеют преимущественно прикладное значение и направлены на обеспечение пожарной безопасности лесов и ликвидацию ландшафтных пожаров. Рассмотрено построение математической модели и методика решения задачи оптимизации системы обеспечения пожарной безопасности с использованием имитационного моделирования.

Разработана модифицированная зонная модель расчета термогазодинамики пожара в условиях работы системы дымоудаления с искусственным побуждением с учетом возникновения "поддува". Выполнено сопоставление зависимостей скорости опускания нижней границы задымленного нагретого припотолочного газового слоя от времени с момента начала пожара, полученных с использованием предложенной зонной и полевой моделей. Показано, что эффективность работы системы дымоудаления существенно снижается при возникновении "поддува". Обнаружено, что для предотвращения "поддува" для каждого расхода вентилятора системы дымоуда-ления существует критическое минимальное значение площади дымоудаляющего отверстия, которое существенно зависит от толщины припотолочного слоя в момент включения дымоуда-ления.

Показано, что при аварийных взрывах в объемах производственных помещений скорость распространения фронта пламени по газовоздушной смеси (ГВС) может увеличиваться за счет присущего пламени явления гидродинамической неустойчивости, непрерывности движения воздуха и горючей смеси, наличия на пути пламени препятствий и пролетов в ограждающих конструкциях. Показано также, что интенсификация взрывного горения, проявляющаяся в ускорении распространения пламени, приводит к увеличению скорости нарастания давления и в итоге оказывает существенное влияние на выбор метода взрывозащиты сооружений от разрушений. Приведены уравнения для определения численных значений коэффициентов интенсификации с учетом вида ГВС, количества объектов, находящихся на пути распространения пламени, отношения их общей площади, перекрывающей свободный объем, к площади его поперечного сечения и расстояния между преградами. Представлены математические выражения, описывающие процесс сброса продуктов взрыва непосредственно в атмосферу, основанные на законах сохранения массы, объема и энергии для незамкнутой системы, с использованием барической и температурной зависимости нормальной скорости распространения пламени, а также уравнений истечения газа для дозвукового и звукового режимов.

Проведен обзор моделей, применяемых в существующих программно-вычислительных комплексах эвакуации людей, разработанных как в России, так и за рубежом. Представлены результаты сравнительного анализа программно-вычислительных комплексов для моделирования эвакуации людей при расчетах пожарного риска. Рассмотрены методологические основы при моделировании движения людских потоков в процессе эвакуации и при разработке индивидуально-поточных моделей. Проведена оценка валидности результатов моделирования эвакуации людей.