火灾动力学课程设计11111
火灾动力学课程设计
FDS
模
拟
居
室
火
灾
魏祺祥
班级：消防工程08-1班学号：16086066 指导老师：季经纬
火灾动力学课程设计
一、设计目的
本课程设计是通过火灾动力学模拟（FDS）对居室火灾进行模拟。通过模拟获得火
源的热释放速率、房间内两层气体的温度、烟气层的高度、可燃物的燃烧速率等数据，
对卧室火灾的火灾危险性（如轰燃发生的时间，人员安全逃生的时间，财产损失等）进
行分析、评估。为减轻居室火灾危险性，提出可行的安全整改措施或方案。
二、设计对象
居室平面图如图一所示。房间内物品的布置如图二所示，各个物品的尺寸如表一所
示。
卧室平面图：
2
3
图一
Smokeview 视图：卧室顶棚白色圆处为感温探测器，其坐标为（1.5,2,2.4）
图二
三、 方法介绍
1.FDS介绍
火灾动力学模拟模型(FDS)是一个对火灾引起流动的流体动力学计算模型。软件对
于低速、热驱动流的定量计算使用那维尔-斯托克斯方程（粘性流体方程），其侧重于
火灾产生的烟气和引起的热传输。
1.1 FDS的特点
FDS的版本1于2000年2月公开发布。版本2在2001年12月公开发布。到目前
为止，模型约一半的应用用于烟气控制系统的设计和喷淋喷头或探测器启动的研究，另
一半用于住宅和工厂火灾模拟。在整个的发展过程中，FDS的目的是在致力于解决防火
工程中实际问题的同时为火灾动力学和燃烧学的基础研究提供一个工具。
流体动力模型FDS对于低速、热驱动流的定量计算使用那维尔-斯托克斯方程（粘
性流体方程），其侧重于火灾产生的烟气和引起的热传导。核心运算是一个明确的预测
校正方案，在时间和空间二阶上精确。湍流通过大涡流模拟(LES)的Smagorinsky 来处
理。如果基础的数值表足够清晰，则可进行直接数值模拟(DNS)。 LES默认这种操作。
燃烧模型对大多数应用来说，FDS使用一个混合物百分数燃烧模型。混合物百分
数是一个守恒量，其定义为起源于燃料的流mixing-controlled），且燃动区给定点的气
体百分数。模型假定燃烧是一种混合控制（料与氧气的反应进行非常快。所有反应物和
产物的质量百分数可通过使用“状态关系”――燃烧简化分析和测量得出的经验表达式
由混合物百分数推导出。
辐射传输辐射传热通过模型中的非扩散灰色气体的辐射传输方程解决，在一些有
限的情况下使用宽带模型。方程求解采用类似于对流传热的有限体积法，因而，命名为
“有限体积法”(FVM)。选用约100个不连续的角度，由于辐射传热的复杂性，有限体积
解算程序在一次计算中需占约15％的CPU处理时间。水滴能吸收热辐射，这在有细水雾
喷头的场所起很大的作用，在其他设置喷淋喷头的场所也起到一定作用。这种吸收系数
以Mie理论为基准。
几何结构FDS将控制方程近似为在直线的栅格（网格）上，因此用户在指定矩形
障碍物时须与基础网格一致。
多网格这是用来在一次计算过程中描述使用不止一个矩形的网格的一个术语。当
使用单网格不易计算时，可采用多于一个的矩形网格。
边界条件给定所有固体表面的热边界条件，以及材料的燃烧特性。通常，材料特
性储存于一个数据库中并可用名称调用。固体表面的热量和质量转换通常可使用经验公
式解决，但当执行直接数值模拟（DNS）时可直接进行估算。
4 1.2 FDS5的优势
FDS5中在处理固体边界和气相燃烧时较以前版本有所不同。比较重要的变化是：
5
多步骤燃烧 早期版本的FDS 假设只有一个气相反应。现在，可以应用多步骤的反应方案来描述各种各样的现象中的局部灭火，CO 的生成。对燃烧模型的最重要的提升是一个更较精确的热量释放率的计算和一个对局部灭火的更好的处理。
物质层 过去版本的FDS 假设固体边界包含一个单个同系的层。现在，固体边界可以用多层物质来建模。每类物质通过名称组MATL 来指定。这个变化使过去的输入文件过时了。
指令行格式 FDS 仍然是通过命令行来运行，但是句法较以前版本有所不同。 数据库 较早版本的FDS 利用一个独立的“database ”文档来储存材料和反应参数，现在不用这个文档了。现在所有的参数都必须在输入文档中指定。
装置描述 过去用来描述一个装置或传感器（喷头，热量探测器，热电偶等等）的方法都改变了。定义装置和他们的性质，任何一个装置都可以用来控制喷头的激活，通风口或障碍物的创建和移除。
喷头 早期版本的外部喷头文档不再使用。所有关于喷头和其它特定的火灾装置的信息都在输入文档中表达。
控制功能 增加了一组新的输入参数来描述控制喷头激活，通风口和障碍物的创建和移除，编码执行（终止或倾销重启文件）的功能。
数字网格 早期版本的FDS 利用分离的输入文件组来定义数字网格和计算区域。现在，两个指令组融合为一个单独的，简化的MESH 名称组。名称组PDIM 和GRID 不再在输入文档中使用。
压力区域 在FDS 中有可能在计算区域指定单独的区域，背景压力与周围环境压力不同，允许泄露的计算，风扇曲线，等等。
堆叠作用和大气阶层 做了更好的改进描述成层的大气，和高层建筑中由于内外温差造成的空气运动。
绝热层温度 添加了一个新的输出量来更加便利地使用FDS 在热量和机械有限元素模型的输出。
发展，分布和正式的用户支持 开始FDS5,利用一个联机的，开放资源的发展环境，进行配置管理（编码存档，修订追踪，漏洞确定，用户建议等等）。
2.喷头动作时间预测的方法
关于对喷头时间预测的理论公式基础：
（1）顶棚射流的温度和速度：烟气顶棚射流中的最大温度和速度是估算火灾探测起和灭火喷头热响应的重要基础。对于稳态火，为了确定不同位置上的顶棚射流的最大温度和速度，用不同的可燃物（木垛、塑料、纸板箱等），在不同大小火源（668kW ～98MW ）和不同顶棚高度（4.6～15.5m ）条件下进行实验。由一系列实验测量数据的拟合得到了以下关系式：
6
)
4.2.3(15
.0/)/()/(195
.0)3.2.3(15.0/96.0)
2.2.3(18.0/)/(38
.5)1.2.3(18.0/9.166
/53/13/13/23
/53/2>=≤?
??
? ??=>=-≤=-∞∞H r H r H Q
U H r H Q
U H r H r Q
T T H r H
Q
T T
式中，T 为顶棚射流的最大温度，℃；U 为最顶棚射流的最大流速，m/s ；H 和r 分别为
顶棚高度和以羽流中心线撞击点为中心的径向距离，m ；Q 为火源的总热释放速率，kW 。 （2）感温元件在稳态火灾下响应时间分析：要使面积为A 的感温元件达到额定动作温度，假设感温元件的额定动作温度为D T ，则要求感温元件必须暴露于温度超过D T 的热烟气中。根据对流换热的牛顿公式及对流传热理论可导出感温元件在稳态火灾的响应时间，起计算公式为：
)5.2.3()
/1ln(T T Ah
Mc t D p ??--
=
式中，M 为感温元件的质量，kg ；p c 为感温元件的定压比热容，kJ/(kg.K)；h 为强迫对流热换热系数，kW/(m 2.K)；∞-=?T T T D D ；∞-=?T T T 。
感温探测器的时间常数τ为：
)6.2.3()
/1ln(T T t
Ah Mc D p
??--
==
τ
上式中的A
Mc p
比较容易计算，但要计算h 值是非常困难。但在强迫对流条件下，内部
导热热阻较小的薄板，2/1Re ∝h ，即2/1U ∝τ。Heskestad 等人为描述喷头的热响应而
引进了响应时间指数RTI 的概念，其定义如下：
)7.2.3(2
/1U RTI τ=
上式中的响应时间指数RTI 可由标准实验得出，如ISO6182、UL199等。
（3）非稳态火灾下响应时间分析：由前面的非稳态火灾分析可知，实际火灾都要经历一个由小到达的发展过程，而用稳态火灾预测感温元件的动作时间将与实际情况有很大的差异。在基于非稳态火灾的准稳态假设基础上，Evans 和Stroup 发展一个预测感温元件非稳态温升的数学模型，见式（3.2.7）。当计算感温元件在火灾中的实际温度t t D T ?+,大于其额定动作温度D T 时，
所对应的时间即为感温元件在非稳态火灾中的动作时间。在预测火灾的热释放速率时可以根据实验曲线给出，也可以根据实际情况由t 2模型给出。
7
)
8.2.3(]1)/1()/1)[ex p(())]/1ex p(1(/[1,,,τ
τττ-+--+---+=?+?+?+t t t t D t t t D t t D T T T T T T 式中， t T 为感温元件的处t 时刻的顶棚射流温度，℃；t t T ?+为感温元件处t t ?+时刻的顶棚射流温度，℃；t D T ,为感温元件在t 时刻的温度，℃；t t D T ?+,为感温元件在t t ?+时刻的温度，℃；τ为感温元件的时间常数，s ，由式（3.2.6）给出。
有了上述的分析，我们对与喷头动作时间的计算思路为：首先用式（3.2.1）～（3.2.4）计算随火灾发展每一时刻喷头处顶棚射流的温度和速度，再由公式（3.2.6）或式（3.2.7）得出对应时刻的时间常数。最后由式（3.2.8）迭代计算出对应时刻的喷头温度，迭代终止的条件是D t t D T T ≥?+,。
四、 计算分析
1.计算模型对实际情况的简化
各房间内的物品均简化为长方体。起火源设置在厨房内的灶台上如图二所示。各房间的门分为开与关两种情况进行模拟。
2.计算条件
房间内双人床、单人床、衣厨、门、电视柜、餐桌、梳妆台、书桌的材料设为橡木，厨房内壁橱的材料设为橡木板，墙体默认为石膏板，沙发的材料设为家具装饰材料，地面上厨房和卫生间的材料为松木，其余房间为地毯。橡木、家具装饰材料、石膏板、地毯、松木等相关数据均来自FDS5所提供的原始数据。
起火源的单位面积热释放速率HRRPUA=3000KW/m2，起火源长0.5m,宽0.3m,取值依据NIST 统计数据。
3.FDS 模拟结果分析
说明：测量烟气层高度，上层烟气层温度，下层冷空气层温度时，在每个房间中心内设置1个测量点，在各个房间的交界处再设一个测点，共计七个测点。测点1（1.5，2.0,1.2），测点2（3.5,6.0,1.2），测点3（8.0,6.8,1.2），测点4（11.0,5.5,1.2），测点5（10.5,1.8,1.2），测点6（1.0,2.0,1.2），测点7（5.6,4.5,1.2），如图三所示。
8
图三
⑴有感温探测器且门关闭
smokeview 运行界面：
20s 时运行截图
表1.1：平均的热释放速率
表1.2：可燃物的燃烧速率
9
10
表1.3：烟气层高度
表1.4：上层烟气层温度
11
表1.5：下层冷空气层
2）有感温探测器门打开
smokeview 运行界面：
12
20s 时运行界面
60s 时运行界面
表2.1：平均热释放速率
13
表2.2：可燃物的燃烧速率
表2.3：烟气层的高度
14
表2.4：上层烟气层的温度
表2.5：下层冷空气层的温度
15
从表1.1和表2.1可以看出：起火源点火后，表1.1平均热释放速率急剧上升，在52s 左后时达到最大；由于卧室门为关闭，房间内的氧气含量得不到补充，平均热释放速率随氧含量的下降而呈现下降趋势。表2.1平均热释放速率上升也较为迅速，在50s 左右时达到最大，后由于可燃物的减少，热释放速率开始下降。门关时平均热释放速率最高达到13000Kw ，门开时平均热释放速率最高达到15000Kw ，从两者的差距可以看出门开比门关火灾发展迅速。并且门关时由于没有足够的氧气，火灾为通风控制燃烧，燃烧逐渐变为阴燃；门开由于有大量新鲜空气补进，火灾为燃料控制火灾，这样的火灾会造成巨大的经济损失。
从表1.2和表2.2可以看出：两者的可燃物的燃烧速率在火灾前期比较接近，在50s 左右达到最大值后，随着氧气含量的减少开始呈现下降趋势。两者的可燃物的燃烧速率变化情况基本与平均热释放速率一致。但在火灾后期两者出现一定的差别，表1.2可燃物的燃烧速率最大为0.82Kg/s ，表2.2可燃物的燃烧速率最大为0.85Kg/s ，表1.2可燃物的燃烧速率下降的比表2.2的要快，门开时燃物的燃烧速率大于门关时值。
从表1.3和表2.3可以看出：表1.3在卧室卫生间的门紧闭的情况下，各个卧室和卫生间里几乎没有烟气，而厨房和客厅的烟气层高度随着燃烧进行逐渐降低，在50s 左右达到最低，后烟气层高度一直保持在0.25m 左右。表2.3各房间烟气层高度逐渐下降，在52s 左右达到最低0.5m 左右，52s 后由于可燃物的减少，烟气层高度开始上升。门开区别于门关，一是门开的烟气层高度不会降为0m ，二是门开的烟气层高度会出现上升，不像门关一直保持最低不变，而且门开时烟气层高度要大于门关时的高度。
16
从表1.4和表2.4可以看出：表1.4在卧室卫生间的门紧闭的情况下，各个卧室和卫生间的上层烟气层温度几乎没有变化，而厨房和客厅的上层烟气层温度在53s 左右达到最高温度，后呈下降趋势。表 2.4各个房间的上层烟气层温度是一直上升趋势，在50s 左右达到最大值，基本保持不变，最高可达到1300℃，
从表1.5和表2.5可以看出：表1.5下层冷空气层温度在50s 左右达到最高温度1100℃，随后温度变化趋于稳定。表2.5在43s 左右达到最高温度1000℃，随后温度变化趋于稳定。各个卧室和卫生间的下层冷空气层温度基本不变，处在一个较低的温度状态。
门开时火灾经过初期、发展期、最盛期、终期；门关时火灾只经过初期就逐渐转变为阴燃。两者差别可以从数据上的差距看出。门关时表现为供氧不足，限制了火灾的发展，是灭火的最好时机，在此期间因火室的门或窗户打开都将导致火势的迅速发展，发生轰燃，不利于人员疏散和灭火，并导致更大的经济损失。
4.喷头动作时间预测及对比
1）FDS 模拟喷头动作时间 表4.1：感温探测器温度
在FDS 模拟时，设置ACTIVATION_TEMPERATURE=68，说明感温探测器激活温度为68℃。当门关时，感温探测器温度在 16s 时达到激活温度；当门开时，感温探测器温
度在14s时达到激活温度。
2）VB编程计算喷头动作时间
Vb流程图见附表一
Vb编程代码见附表二
FDS模拟公式与vb编程计算所使用的公式不同会造成一定的差距，但差距很大主
要由于FDS模拟时设置的HRRPUA=3000与实际情况存在一定的差别。
5.提出整改措施方案：
通过FDS模拟分析可以看出，房间内的门是否打开对其发生火灾时火灾的发展有影
响。
17
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如果发生火灾时门能关闭且门不被烧穿，可以在火灾的前期控制火灾的发展，减缓火灾的发展速度，有利于人员的疏散和灭火，降低了火灾的危险性，所以居室里最好能使用有一定防火能力的防火门。
FDS 编程代码见附表三
参考文献
[1] 季经纬.火灾动力学讲义 [2] FDS5使用说明 [3] Pyrosim2010用户手册
19
20
附表二：Vb 编程代码
Option Explicit
Private Sub Command1_Click()
Dim L As Single, W As Single, H As Single, r As Single Dim b As Single, Q As Single, Qt As Single
Dim Td As Single, Ta As Single, Tt As Single, Ttt As Single, U As Single, TDt As Single, TDtt As Single
Dim t As Single, tao As Single, RTI As Single 'L 、W 、H 为长宽和高，r 为由前三项算出长度
'b 为火灾发展速度系数，Q 为t 时刻热释率，Qt 为t+Δt 时刻热释率
'Td 为感温元件额定动作温度，Ta 为环境温度，Tt 为t 时刻射流温度，Ttt 为t+Δt 时刻射流温度，U 为t 时刻射流速度
'TDt 和TDtt 分别为迭代过程中t 时刻和t+Δt 时刻感温元件温度 L = Text1.Text W = Text2.Text H = Text3.Text RTI = Text4.Text Td = Text5.Text Ta = Text6.Text
r = Sqr(L ^ 2 + W ^ 2) / 2 If Option1.Value = True Then
b = 0.0029
ElseIf Option2.Value = True Then
b = 0.0117
ElseIf Option3.Value = True Then
b = 0.0469
ElseIf Option4.Value = True Then
b = 0.1876 End If t = 0
火灾动力学
火灾动力学
火灾动力学 消防1201 1906120101 梅彩虹 CFAST是由美国国家标准和技术研究所（NIST）的火灾研究中心开发的火灾模拟软件， 是继HAZARDⅠ和FASTLite之后应用在火灾危险 计算上的第二代软件，现在的最新版本是 CFAST6.0.10。CFAST是一个多室火灾模拟程序， 是根据质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物 理定律建立的。CFAST建立的火灾模型是建立在 双区域模型理论基础之上的，着火房间被划分为 两个控制体，即上部烟气层和下部的冷空气层。 CFAST用到的模型方程使用的普通微分方 程（ODE）系统起源于质量守恒、能量守恒、热 力学第一定律、理想气体定律和密度与内能的关 系。该模型组成了一系列ODE来计算每个房间 的环境。火灾中的环境经常变化因此这些方程经 常被表示成微分方程一个完整系列的方程可以 计算特定时间特定空气量下火灾中产生的状态
作为控制体模型假设在这些量之内的预测状态在任何时候都是相同的因此控制体包括一个温度烟密度气体浓度等。 传统的消防预案无法充分和直观地表现建筑物空间结构。火灾模拟可以在一定程度上满足对火灾预测的需求。运用CFAST6．0．7区域模拟软件对某建筑物单层工程实例进行火灾模拟，得出了在烟气层下降高度、上部烟气层温度、下部烟气层温度及烟气层中CO含量等火灾参数随时问的变化情况，分析了该建筑物的火灾危险性。进行了安全评价．为消防人员制定火灾救援预案提供参考。 CFAST是针对火灾安全领域的专业人士设计的，并且是对他们决策的补充，软件的目的是对火灾结果提供定量分析，该模型只能在对计算的精确性进行证实性测试后，在其允许的误差范围内使用。然而，正像许多其它计算机软件那样，软件使用者提供的输入数据直接决定了计算结果的准确性，如果有模型得到的预测结果精确性较差，有可能导致错误的结论，所以用该模型得到的所有结果都应该凭一般经验进行审核。
中科大火灾重点实验室硕士研究方向
硕士研究方向硕士考试科目覆盖范围参考书目 1) 火灾动力学演化 2) 火灾过程模拟仿真与虚拟现实 3) 火灾风险评估与性能化设计 4) 火灾探测原理与技术 5) 清洁高效灭火原理与技术6) 清洁阻燃材料 7) 危化品应急处置及环境修复 8) 非常规突发事件应急处置全过程动态模拟第一组： 101 思想政治理论 201 英语一 301 数学一 803 传热学或810 电子学基 础或829 流体力学或832 普 通物理B 或840 系统安全工 程 第二组： 101 思想政治理论 201 英语一 302 数学二 813 高分子化学与物理或846 综合化学 1) 电子学基础：参考物理学 院相关科目。 2) 普通物理B、高分子化学 与物理、综合化学：参考化 学与材料科学学院相关科 目。 3）系统安全工程： ·安全系统工程的内涵 ·危险源的分类及辩识 ·事故（故障）的统计学规律 ·事故致因理论 ·人失误 ·后果分析 ·系统安全分析常用方法 ·事故树分析 ·安全评价 4）传热学： ·热传导、对流、辐射的基本 概念、基本定律。 ·一维、二维稳态热传导的分 析及数值求解。 ·瞬态导热的有限差分分析及 求解。 ·对流边界层基本概念、边界 层相似及方程。 ·自然对流换热过程的特征与 计算方法。 ·辐射的过程和性质。 ·黑体辐射、实际表面的发射、 环境辐射。 5）流体力学： ·流体力基本概念 ·流体力学基本方程及推导 ·粘性不可压流动 ·无粘不可压流动 ·典型旋涡运动及特征 ·层流边界层理论、近似解及 边界层分离 ·湍流基本的稳定性及湍流模 式 ·无粘可压缩流 1) 电子学基础：参考物理学院相关科目。 2) 普通物理B、高分子化学与物理、综合化学：参 考化学与材料科学学院相关科目。 3) 传热学：《传热和传质基本原理》，葛新石、叶 宏译，化学工业出版社。 4）流体力学：《流体力学》，高等教育出版社，丁 祖荣，2003.12；《流体力学》，科大出版社，庄礼 贤。 5）系统安全工程：《安全系统工程》，汪元辉编， 天津大学出版社；《风险分析与安全评价》，罗云、 樊运晓、马晓春编著，化学工业出版社，2004
人因学课程设计
《人因学》课程设计说明书 姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 日期： 2010年12月
目录 1 设计说明 (2) 2 五号宿舍楼楼道现状调研 (2) 3 楼道照明度的分析及改善 (3) 3.1改善原则 (3) 3.2改善方案 (5) 4 楼道通风效果的分析及改善 (6) 4.1改善原则 (6) 4.2改善方案 (7) 5 阳台的分析及改善 (7) 5.1改善原则 (7) 5.2阳台改善方案 (8) 6 参考文献资料 (8)
1 设计说明 河北农大5号宿舍楼存在诸多问题，人因不合理之处也显而易见，选择河北农大5号宿舍楼人因学设计作为课程设计，便是想运用所学知识较好的去解决这些问题。针对目前该楼存在较多的人机不合理情况，在一定范围内进行了调研，并运用人因学知识进行了分析，在此基础上对该楼重新优化设计，使该宿舍楼更加适合学生学习生活，从而提高学生的学习生活质量。 河北农大5号宿舍楼的设计看似简单，实则要考虑的问题非常多，从外形尺寸到内部住宿的舒适程度，校园人文环境到地区气候，从功能实用到环保绿色，从个性特色到成本预算，这些都必须较好的在设计过程中给出方案。所以在综合考虑以上这些因素的前提下我将从人机学的角度结合目前5号宿舍楼存在的人机不和谐之处进行新的设计。 在设计构思过程中，发现河北农大5号楼存在楼道过窄，一旦遇到火灾地震等灾害时逃生通道容易发生“交通堵塞”等安全隐患，以及宿舍阴暗潮湿，通风不畅等诸多问题给人的身心造成不良影响，针对这些情况，在设计5号宿舍楼时将主要对该楼的楼道和阳台进行人机学的分析并提出合理的设计解决这些问题。 2 五号宿舍楼楼道现状调研 第一、宿舍楼道过于黑暗，即使晴朗的天 气迈进5号楼，也俨然进入了另一个“黑暗世 界”，楼道里有微弱的灯光，一是起不了很好的 照明作用，再者从环保节能的角度考虑，白天 尽可能利用太阳光，楼道的尽头有个门可以通 光，但是由于窗户太小传进楼道的光线也是有 限的，起不了多大的采光作用，只有微弱的亮 光传进楼道，楼道地面为水泥地，光线照进楼 道里都被水泥地吸收了，使楼道显得更黑暗（如 图1）。 第二、楼道里的空气太差，主要原因还是 楼道的通风效果太差，尤其是冬天几乎所有宿 舍的窗户都关上了，即便是厕所也没排风设施， 该宿舍楼本身就很长，而整个楼道唯一的通风 口也就是宿舍楼的正门，从而使该楼道里空气 质量很差，严重影响学生的身体健康， 第三、五号楼因为是旧楼就只有这一种阳台，它是悬挂式（如图2）。这种阳台的用途也图1 5号楼的照明现状 现有黑色水泥 地 墙面已发黄发黑的
略论火灾科学的与《消防》工程学科定位与人才培养
略论火灾科学与消防工程学科定位与人才培养 浦防洲肠拼巍 略论火灾科学与消防工程学科定位与人才培养 方正。陈大宏,王平 武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉火灾物理、火灾动力学、火灾探测与自动灭火、被动防 摘要论述了火灾科学及消防工程学科的产生和发展, 对所包含的研究方向与其他学科的交叉进行了分析。就我国火 火技术、建筑防火技术、人在火灾中行为、火灾风险评 灾并学及消防工程学科定位不足对人才培养的影响,今后学科 估、火灾调查、消防安全管理等多个方面。 的发展和人才培养等方面提出了初步设想 与此同时,火灾科学与消防工程的研究论文也大 关扭词火突消防学科分类 量增加,并产生了几种国际性的核心学术期刊,如《火 中圈分类号文暇标识码 灾科学》《火灾安全》文童摘号一一一 消防技术》等。 我国火灾科学与消防工程这一学科的提法时间不 火灾科学与消防工程学科的产生
为了减少火灾带来的生命和财产损失,人们根据自长,但以中国科技大学火灾科学国家重点实验室的建 立作为这一学科标志,奠定了火灾科学与消防工程学 己对火灾现象的认识采用一定技术进行防火和灭火,组 建专门的灭火队伍,这样就形成了消防工程,而随着人类科在我国科学界的学术地位。世纪年代以来我 国针对地下建筑、大空间建筑等火灾防治重大科研课 社会的进步,人居环境的改变,火灾现象变得更加复杂和 题,公安部天津、上海、沈阳、四川消防研究所、中国科 多样化,单纯凭过去的经验已经无法扑灭现代火灾,人们 技大学、中国建筑研究院等多家科研机构联合攻关,取 不得不从火灾现象发生、发展的深层次规律出发,研究如 得了多项科研成果,极大地促进了消防工程研究的发 何更有效地扑灭火灾的方法,这样对于火灾发生、发展机 展,逐步形成了火灾科学与消防工程并行的局面。科学 理和规律的研究上升形成了火灾科学。火灾科学是现代 研究不再是单纯的消防工程应用研究,开始重视火灾 消防工程的理论基础,消防工程的实践又反过来检验火 科学机理的研究,这样就出现了我国的火灾科学与消 灾科学理论并促进火灾科学的发展。世纪年代,美国哈佛大学的埃蒙斯防工程这一学科。 火灾科学与消防工程学科的甚本框架教授率先将质量守恒、动量守恒、能
校园食堂火灾风险分析报告
校园食堂火灾风险分析报告 1、火灾动力学基础 火灾的特征 建筑一般都具有以下特点，即：火灾发生的突发性，火情发展的多变性，人员处理火情的瞬时性、火灾事故损失的严重性。 1) 突发性 火灾的发生大多是随机和难以预料的，造成的危害给人的打击是突然袭击式的、多方面的，人们要保护自身安全，就必须要在没有任何精神准备的条件下，对眼前所发生的火灾做出相应的反应。一旦反应迟缓或判断失误，生命财产就会遭受重大损失。火灾的突发性是火灾中引起惊慌的重要原因。千变万化的灾害给遇难者的刺激是非常强烈的。 2) 多变性 火灾的多变性特点包含两个方面：一是指火灾之间的千差万别，引起火灾的原因多种多样，每次火灾的形成和发展过程都各不相同；二是指火灾在发展过程中瞬息万变，不易掌握。火灾的蔓延发展受到各种外界条件的影响和制约，与可燃物的种类、数量、起火单位的布局、通风状况、初期火灾的处置措施等有关。 3) 瞬时性 大火来势迅猛，可以联想到火灾瞬时性特点。实践证明，火灾中受害者所表现出的行为多属于被动的反应性行为，这是因为火灾的突发刺激，迫使受灾者瞬时做出反应。瞬时性的行为反应，包括逃生手段与个体的应变能力，与每个人的知识素养是分不开的。往往瞬间的错误反应会铸成大错，造成终生的遗憾。在火灾中“时间就是生命” ，无论是灭火、救人还是自救逃生，都必须争分夺秒，准确把握稍纵即逝的灭火战机，选择逃生时机，争取把火灾扑灭于初期阶段。 4) 严重性 火灾事故一旦发生就会造成巨大的经济损失，造成人员的严重伤亡，打乱了企业的正常生产秩序，其损失是令人吃惊的。 （2）燃烧机理 物质的燃烧必须具备三个必要条件，即可燃物、氧化剂和温度。人们通常以“燃烧三角形”来表示这三个要素具备了燃烧的必要条件，并不等于燃烧必然发生。
基于火灾动力学理论的城市消防规划_丁显孔
关失去作用。采用EPS供电,且应急灯具采用普通灯具的工程一般选用这种方式。平时灯具由现场直接控制,发生火灾切断非消防电源后,应急灯具不受开关控制。这是因为在布线时增加了一根控制线,火灾时应急电源电能供给跨过了开关。这种方式的关键是/控制线0,它是火灾时应急电源的必要条件,设计施工时没有这一条线的话,切断非消防电源后,灯具仍然受到开关的控制,没法立即投入应急照明,其功能无从发挥,基本相当于没有,而这种情况在工程中可以经常发现。 总之,随着全社会安全意识的不断提高、宣传消防知识力度的不断加大,人们越来越认识到应急照明在火灾中对人们生命安全的重要作用。消防应急灯具设计的选型与控制方式是其能够发挥作用的关键,希望在建筑消防工程的设计和施工中,能够充分联系实际,根据建筑的实际情况,选择合适的灯具型式、合理的控制方式,将应急照明的各项标准要求落到实处,保证火灾时应急照明发挥应有的作用,确保人员的安全疏散和逃生。 参考文献: [1]GB50045-1995(2005年版),高层民用建筑设计防火规范. [2]GB50034-2004,建筑照明设计标准. [3]GB17945-2000,消防应急灯具. [4]李国华,王谦,张少见.火灾时电源管理的措施.中国消防 协会电气防火专业委员会.2002. 收稿日期:2007-03-31;修回日期:2007-05-08 作者地址:山东省济南市经十东路276号 电话:(0531)85124068 基于火灾动力学理论的城市消防规划 丁显孔 (北京清华城市规划设计研究院消防科学技术研究所,北京102209) 摘要:通过对目前我国及世界城市消防规划现状的介绍,分析了目前城市消防规划中存在的问题,运用火灾动力学的理论分析了时间在消防规划中的重要性,提出了针对这些问题的对策和建议。 关键词:城市建设;消防规划;火灾;火灾动力学 1引言 发达国家每年火灾直接损失约占国民经济总产值的012%,而整个火灾代价(指火灾造成的经济损失、人员伤亡损失、扑火消防费用、保险管理费、灾害防护工程费用)约占国民经济总产值的1%左右,人员死亡率约在十万分之二[1]。 1950~2005年,我国共发生火灾约58417万起,死亡约1913万人,伤约35万人,直接经济损失34116亿元[2]。一般火灾有向重特大火灾方向扩张的趋势,进入20世纪90年代,重特大火灾特别是公共聚集场所重特大恶性火灾事故发生频繁,城市重特大火灾占全部重特大火灾的主导地位。 我国现有城市668个,其中人口在200万以上的大城市13个,人口在100万~200万之间的城市24个,人口在100万以下的631个,另有建制镇19000个。与世界城市化水平相比,我国城市化还处在一个较低的水平,世界城市化平均水平为47%,发达国家平均水平为75%,我国城市化水平只有3019%。为了节约资源,保护环境,退耕还林,我国建设主管部门提出2010年将从目前的3019%增加到40%~50%[3]。 伴随着经济水平的提高,财富大量增加和积累,城市已成为财富的重要聚集区,火灾防范与扑救显得十分关键和重要。建筑火灾是城市火灾的主要形式,建筑火灾的可燃物大量积累,火灾荷载大,热量积聚快,轰燃速度提高,使火灾扑救相当困难,城市消防规划作为城市防护工程的重要组成部分,对城市防火灭火起着重要的作用。 建筑是构成城市的主要组成部分,火灾动力学为建筑火灾防治提供了科学的理论指导和技术支撑。因此,应用火灾动力学理论研究建筑火灾防治对城市消防规划具有重要的借鉴意义。 2我国和世界城市消防规划研究概况城市消防规划是一项专门的城市规划,目前集中在城市火灾风险的评估研究较为广泛。我国在火灾风
中科大 性能评估之火灾动力学基础
火灾风险评估与性能化设计第五讲 火灾风险评估与性能化设计－第五讲 火灾动力学基础 （一） 中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室 霍然 2007年4月 1
本讲主要内容 火灾发展的基本过程 可燃物的火灾燃烧特点 火灾过程的主要阶段分析 火灾中的热释放速率 烟气的产生与性质 烟气的流动与控制 2
室内火灾发展的基本过程 火灾发展过程是反映火灾性能的基本方面 与火灾风险分析的各个基本目标都相关 量化的火灾发展 根据火灾基础研究的成果来决定 ?经验公式：以试验数据为基础的公式 给出火灾各分过程中的典型参数的变化?计算机模拟，求解描述火灾过程的微分方程， 给出有关参数的空间分布，随时间变化?相似火灾试验 主要是在特殊场合， 3
室内火灾发展的基本过程 首先需对火灾发展过程有清晰的印象 防止犯常识性错误 建筑火灾发增长充分发展减弱轰燃温度 (℃)展的主要阶段： ? 起火600750? 火势增长? 轰燃? 充分发展300450? 减弱?熄灭1500 时间 4 室内火灾的发展过程
室内火灾发展的基本过程 起火 起火（Ignition） ?室内有多种可燃物，主要是固体可燃物 ?在点火源作用下着火，或由阴燃转变为明火?热释放速率和燃烧速率不断增大 火势增长（Growth） ?烟气羽流－－顶棚射流－－反浮力羽流 ?随着烟气积累，形成逐渐增厚的烟气层 ?室内平均温度逐升高 5
室内火灾发展的基本过程 Flash over 轰燃（Flash over） ?燃烧强度加大，室内温度逐渐升高危险值，>600 ℃ ?室内燃烧状态发生重大转变 绝大多数可燃物都开始热解， 产生大量的可燃性气体 ?当可燃气体达到着火浓度极限后，室内将可发 生整体燃烧，似乎全部可燃物都发生燃烧－－ 轰燃 ?由初期增长向充分发展阶段转变的过渡阶段， 6时间相当较短，作为事件（Event）
室内火灾动力学 翻译
3 能量释放速率 在很大程度上，室内火灾的能量释放速率控制着火灾形成的环境变化，例如火灾羽流、热烟气温度以及热烟气层向的沉降速度等。本章以后的其他各章会介绍预测火灾环境参数的各种计算方法。这些方法都要求读者要有能量释放速率方面的相关知识。本章介绍火灾情形下能量释放速率的常用计算方法。 3.1 术语 燃烧速率或质量损失速率—固体或液体燃料蒸发和燃烧的质量速率。 可以表达为单位时间内的质量流率，典型地为kg/s或g/s，本教材以m?表示。也可以表示为质量通量或单位面积上的质量燃烧速率，典型地为kg/（㎡s），这种情况下用m?”表示。需要注意的是燃烧速率和质量损失速率（燃料的供给速率）之间的区别，因为所供给的燃料不一定全部燃烧。对于不受空气供给限制的燃烧物体，则两者的含义相同。 燃烧效率—指有效燃烧热与完全燃烧热之间的比值称为燃烧效率，用χ表示。 能量释放速率或热释放速率—当物体燃烧时，在单位时间内会放出一定量的能量，单位为kW（kJ/s），通常用Q表示。对大多数材料，其能量释放速率随时间变化，通常也称为热释放速率（有时用HRR表示）。但是能量释放速率更确切一些，因为严格地说，热量是由于存在温差输运的能量。但在一般情况下，两者具有相同的含义。 燃烧热—单位质量的物质燃烧时所释放出来的能量多少，单位为kJ/kg或kJ/g。将完全 燃烧热（?H c）和有效燃烧热（?H eff）很重要。前者表示完全燃烧时（不剩余燃料，燃料所有的化学能都得以释放）所释放出的能量，而有效燃烧热更适合于描述火灾过程中的燃烧现象，在火灾过程中可能有部分燃料未参与燃烧，或者燃烧不完全。有时也称为化学燃烧热。 汽化热—表示单位质量的燃料汽化所需的能量，单位为kJ/kg，用gH 3.2引言 能量释放速率的单位是瓦特，千瓦或兆瓦等。表3.1中给出了不同燃料燃烧情况下能量释放速率的典型值，以及各种不同能量输出强弱。 对于火灾发展过程，一般采用能量释放速率随时间的变化来表示。针对特定的火灾情形，一旦得到该参数关系，就将其称为设计火灾。表3.1表明，对于不同的设计目标，设计火灾的能量输出在100kW～50MW范围。 对于给定的火灾情形，主要有两种方法来确定相应的设计火灾。其一是基于最初发生火灾的房间内的可燃物质数量和种类，其二是基于人员密度来加以确定（这种情况下，通常是不知道火灾载荷的详细情况而采用）。 在第一种情况下，假定物体被点燃，然后开始燃烧。在很多情况下，可以通过过去的实验数据（试验中直接测定其能量释放速率）来估算其能量释放速率随时间的变化关系。许多文献中对此有数据归纳和总结。 但在许多设计情形下，很少有最初发生火灾的房间内的可燃物数量方面的信息。此时，必须采用人员密度或其他统计数据和工程判断来确定设计火灾。 在3.3中，我们将讨论室内火灾能量释放速率的控制因素。在3.4中给出如何利用实验数据来预测燃料及其燃烧产物的实际例子。最后在3.5中，讨论在给定的火灾情形下，如何利用这些信息来确定设计火灾。
火灾动力学
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消防工程专业培养方案
消防工程专业培养方案 一、专业培养目标 消防工程专业培养热爱祖国、品德高尚、崇尚科学、追求卓越、德智体美全面发展，具有较扎实的专业技术知识和较强的专业技术技能，初步具有从事消防工程设计、消防设备设计与生产、消防安全监测、消防工程维护保养检测、消防安全评估、消防安全管理与评价、消防事故调查分析、消防安全教育与培训能力，能在政府各部门、设计单位、施工单位、工矿企业、科研单位、学校等从事规划、设计、施工、管理、教育和研发方面工作的消防工程专业的高级工程技术人才。 二、专业毕业要求 （一）、需具备的基本素质：人文社会科学素养、社会责任感和消防工程师职业道德；求实创新态度和意识，以及严谨科学素养；了解消防工程相关的方针、政策、法律法规，正确认识消防工程学科及其技术对客观世界及社会经济的影响，能在多学科背景的团队中承担重要角色；良好的身体素质和心理素质；良好的工程意识和一定的工程素养。 （二）、需具备的知识：政治、语言、文学等人文社科基础知识；数学、物理等自然科学以及、工程管理与工程概预算等基础知识；消防工程领域的专业基础知识以及消防工程设备、设计和技术的相关专业知识；具备系统的工程实践学习经历，了解消防工程学科前沿发展现状和趋势。 （三）、需具备的能力：信息检索、阅读及撰写科技论文与技术报告的能力；国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力，能够就复杂问题与同行进行有效沟通；一定的组织管理、表达和人际交往能力，能在团队中发挥重要作用；能利用学科基础理论和专业知识，选用恰当现代工具客观分析复杂问题，设计并实施包括实验、分析及数据解释等的解决方案；能综合考虑各种制约因素，进行消防工程设计、施工、调试和施工组织管理以及进行消防规划以及消防安全管理的能力，并能体现创新意识；能客观分析与评价专业工程实践和复杂问题解决方案对社会、健康、安全、法律、文化以及社会可持续发展的影响并理解应承担的责任；对终身学习有正确认识，具备不断学习和适应发展的能力。 具体要求如下： 1.掌握一般和专门的工程技术知识并具备相关机能 1.1具备从事消防工程工作所需的工程科学技术知识和人文社会科学知识。 1.1.1工程科学和相关自然科学基础知识： 具备以数学和相关自然科学等基础知识，包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理等、数理方 程（或数值计算） 1.1.2消防工程领域的基础理论和专业知识： 包括工程流体力学、无机及分析化学、房屋建筑学消防燃烧学、消防给水工程、防排烟工程等。 1.1.3人文和社会科学知识： 具备一定的管理、社会学、情报交流、法律等人文与社会学的知识。熟练掌握一门外语，可运用其进行口头沟 通和技术交流。
火灾动力学
火灾动力学 消防1201 1906120101 梅彩虹 CFAST是由美国国家标准和技术研究所（NIST）的火灾研究中心开发的火灾模拟软件，是继HAZARDⅠ和FASTLite之后应用在火灾危险计算上的第二代软件，现在的最新版本是CFAST6.0.10。CFAST是一个多室火灾模拟程序，是根据质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律建立的。CFAST建立的火灾模型是建立在双区域模型理论基础之上的，着火房间被划分为两个控制体，即上部烟气层和下部的冷空气层。 CFAST用到的模型方程使用的普通微分方程（ODE）系统起源于质量守恒、能量守恒、热力学第一定律、理想气体定律和密度与内能的关系。该模型组成了一系列ODE来计算每个房间的环境。火灾中的环境经常变化因此这些方程经常被表示成微分方程一个完整系列的方程可以计算特定时间特定空气量下火灾中产生的状态作为控制体模型假设在这些量之内的预测状态在任何时候都是相同的因此控制体包括一个温度烟密度气体浓度等。 传统的消防预案无法充分和直观地表现建筑物空间结构。火灾模拟可以在一定程度上满足对火灾预测的需求。运用CFAST6．0．7区域模拟软件对某建筑物单层工程实例进行火灾模拟，得出了在烟气层下降高度、上部烟气层温度、下部烟气层温度及烟气层中CO含量等火灾参数随时问的变化情况，分析了该建筑物的火灾危险性。进行了安全评价．为消防人员制定火灾救援预案提供参考。 CFAST是针对火灾安全领域的专业人士设计的，并且是对他们决策的补充，软件的目的是对火灾结果提供定量分析，该模型只能在对计算的精确性进行证实性测试后，在其允许的误差范围内使用。然而，正像许多其它计算机软件那样，软件使用者提供的输入数据直接决定了计算结果的准确性，如果有模型得到的预测结果精确性较差，有可能导致错误的结论，所以用该模型得到的所有结果都应该凭一般经验进行审核。 作业一 1.计算如下场景中烟气高度、温度和CO、能见度等随时间的变化。
火灾动力学课程设计
火灾动力学课程设计 ——某两室一厅住宅的火灾模拟及分析1.设计目的 本课程设计的目的是通过对某一两室一厅住宅进行的火灾场景模拟，通过运用CFAST软件对该结构火灾发展过程进行分析（无喷淋系统），计算并得到其火灾发展过程中的一些相关数据；然后在起火房间内布置感温探测器及喷淋系统，分别用CFAST软件及自己编程计算出感温探测器的相关数据，预测喷头动作时间，并对两种计算方式得出的结果进行比较。最后结合上面计算得出的结果分析，提出可行的安全整改措施或方案。 2.设计对象 本次课程设计的对象为一两室一厅住宅，住宅天花板及墙壁均为石膏板材质，地面除厨房、卫生间与阳台为地砖外其余均为硬木地板，室内有沙发、电视、床、桌子等家具，家具的布置情况参考住宅的平面图。 该住宅的主卧、次卧、卫生间与客厅均用高2.0m、宽0.9米的门连通。客厅与厨房、阳台均使用高2m、宽2.4米的推拉门相连通，因此实际通风面积为门面积的一半。主卧、次卧、厨房与外界用高1.5m、宽2米的推拉窗连通，因此实际通风面积也仅为窗面积的一半，卫生间与外界以高1.5m、宽0.9m的窗相连通，所有窗的下檐距地面均为1m。阳台为敞开结构，通风口尺寸为3.9m×1.6m，通风口下檐距地面1.2m。 房间的立体简图及平面布局图如下所示。
3.方法介绍 3.1 CFAST 软件介绍 CFAST 是由美国国家标准和技术研究所（NIST ）的火灾研究中心开发的火灾模拟软件，是继HAZARD Ⅰ和FASTLite 之后应用在火灾危险计算上的第二代软件，现在的最新版本是CFAST6.1。CFAST 是一个多室火灾模拟程序，是根据质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律建立的。 CFAST 建立的火灾模型是建立在双区域模型理论基础之上的，该模型将着火房间划分为上下连个区域，即上部相对较热的烟气层和下部相对较冷的空气 客厅 阳台 厨房 次卧 主卧 卫生间
火灾动力学讲义
火灾动力学讲义 季经纬编
第一章绪论 1.1火与人类文明 火的使用是人类走向文明的重要标志，没有火就没有人类社会的进步，火也能给人类造成灾难。 1.2火灾分类 火灾：火失去控制而蔓延的一种灾害性燃烧现象。 火灾发生的必要条件：可燃物、热源和氧化剂（多数情况下为空气）。 分类方法：根据火灾发生地点、燃烧对象、损失程度和起火原因等分类。 图1.1各种各样的火三角 根据火灾发生地点分类 地上建筑火灾：发生在地表面建筑物内的火灾。 地下建筑火灾：发生在地表面以下建筑物内的火灾。 水上火灾：指发生在水面上的火灾。 空间火灾：指发生在飞机、航天飞机和空间站等航空及航天器中的火灾。 根据燃烧对象分类 固体可燃物火灾：普通固体可燃物燃烧引起的火灾，又称为A类火灾。 液体可燃物火灾：油脂及一切可燃液体引起的火灾，又称为B类火灾。 气体可燃物火灾：可燃气体引起的火灾，又称为C类火灾。 可燃金属火灾：可燃金属燃烧引起的火灾，又称为D类火灾。 根据火灾损失严重程度分类 特大火灾：死亡10人以上（含10人），重伤20人以上：死亡、重伤20人以上：受灾
50户以上：烧毁物质损失100万元以上。 重火火灾：死亡3人以上（含3人），重伤10人以上：死亡、重伤10人以上；受灾30 户以上；烧毁物质损失30万元以上。 一般火灾：不具备重大火灾的任一指标。 根据起火原因分类 放火 违反电器安装安全规定 违反电器使用安全规定 违反燃气操作规定 吸烟 生活用火不慎 玩火 自燃 自然灾害 其他 德国起火原因分类 自然原因引起的火灾 动物引起的火灾 自燃引起的火灾 技术原因引起的火灾 疏忽纵火和故意纵火 1.3火灾的危险性 火灾是各种灾害中发生最频繁、且极具毁灭性的灾害之一，其直接损失约为地震的五倍，仅次于干旱和洪涝。 火灾危险性的特点表现在以下几个方面： 既有确定性、又有随机性 可燃物着火引起火灾，必须具备一定的条件，遵循一定的规律。这个规律既可以在模拟实验中再现，也可以抽象为控制火灾过程的数学模型，这就是火灾过程模拟研究的科学依据。 在一个地区、一段时间里，什么单位、什么地方、什么时间发生火灾，往往是很难预测的，即对于一场具体火灾来说，其发生又具有随机性。 自然因素和社会因素共同作用的结果 火灾的发生首先与建筑科技、消防设施、可燃物燃烧特性，以及火源、天气、风速、地形、地物等物理化学因素有关。但火灾的发生决非是纯粹的自然现象，还与人们的生活习惯、文化修养、操作技能、教育程度、法律知识，以及规章制度、文化经济等社会因素有关，因此，消防工作是一项复杂的、涉及到各个方面的系统工程。 随时代进步而增大
火灾动态模拟器FDS软件介绍
火灾动态模拟器FDS软件介绍 摘要： FDS（Fire Dynamics Simulator）作为研究火灾中烟气传播规律以及火灾预防研究的开源代码，在科学研究和工程实践中得到日益广泛的应用，本文简要介绍了该软件的特点、安装平台、编译、使用方法以及注意事项，在文章末尾给出了几个典型的应用实例。 1.简介 FDS（Fire Dynamics Simulator）是美国国家标准研究所（NIST：National Institute of Standards and Technology）建筑火灾研究实验室（Building and Fire Research Laboratory）开发的模拟火灾中流体运动的计算流体动力学软件。该软件采用数值方法求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的NS 方程（粘性流体NavisStokes），重点计算火灾中的烟气和热传递过程。由于FDS是开放的源码，在推广使用的同时，根据使用者反馈的信息持续不断地完善程序。因此，在火灾科学领域得到了广泛应用。其源码可以从https://www.360docs.net/doc/a23617641.html,/fds/下载并学习。 该软件发展到现在已有25年的历史，在九十年代中期，LES（large-eddy simulation）、NIST-LES、LES3D、 IFS（Industrial Fire Simulator）和ALOFT(ALarge Outdoor Fire Plume Trajectory)等代码统一被整理发展成为FDS，从2000年开始对外发布，2001年12月发布第二版，2002年12月发布了第三版，2004年8月发布了第四版，2005年发布了第五版，当前版本为5.2。 该程序源码包括25个独立的Fortran文件，每个都是模型相关的程序，比如：质量方程、动量方程、能量方程、压力求解、灭火洒水等。该软件就有很大的开放性，其源码放在特定的ftp上，即使做了小的改动，也可以在ftp上发现新文件；除此之外，专门的讨论区便于使用者交流经验与发现问题。Smokeview是用于展示FDS模拟结果的可视化程序。 2.软件特点 FDS自2000年公开发布以来受到了普遍的关注，据统计，该模型大约一半应用于烟气控制系统和喷头、探测器的激活启动的研究设计，另一半应用于居民和工业建筑火灾后的重建和修复设计。通过一系列的发展，FDS致力于解决火灾保护工程中的实际消防问题，与此同时，也为火灾动力学和燃烧的理论研究提供工具。 1．流体动力学模型： FDS 数值求解热驱动下低速流动的N-S方程。其核心算法为显式预估 校正方案，时间和空间采用二阶精度，湍流采用Smagorinsky形式的大涡模拟（LES，Large Eddy Simulation），在足够细的网格下能实施直接模拟（DNS, Direct Numerical Simulation），缺省状况下使用LES。采用拉格朗日粒子法追踪洒水和燃料喷雾模型。 2．燃烧模型：对于大多数应用，FDS采用混合物燃烧模型。该模型假设燃烧混合控制，燃料和氧 气反应速度无限快。主要反应物和生成物的质量分数通过”状态关系”从混合物分数中得到，通过简单分析和测量的结合得到经验表达式。 3．辐射输运：辐射热传递通过求解非扩散气体的辐射输运方程得到，在有些特殊情况下采用宽 带模型。与对流输运方程一样，此方程求解也采用有限体积法。此方法使用约100个离散的角，有限体积解法需要15%的计算机CPU运行时间，对于解决复杂的热辐射传导问题这个代价是适度的。水滴可以吸收热量辐射，在包含水幕喷雾的情况下是很重要的，在所有设自动喷水灭火系统的情况下都很有用。吸收系数通过Mie理论得到。 4．几何：FDS基于直线性网格求解控制方程。所以在直接建模时，要注意所建实体区域为矩形以 适应背景网格。 5．多重网格：多网格用来描述计算中需使用多个矩形网格的。当计算区域的划分不可能只用一种矩形网格完成时可以设置多个矩形网格。 6．边界条件：所有固体表面都指定热量边界条件和燃料燃烧信息。通常，燃料属性储存在数据库 中用名称调用。表面之间的热和质量用经验公式计算，但DNS模拟时热和质量的传导可以通过计算直接得到。
火灾动力学课程总结
火灾动力学课程总结 “火灾动力学”是消防工程的专业课，共48学时，重点介绍火灾科学的基础知识和基本理论，是一名高级消防专业人才必修的课程。基于其重要性，该课程一直是消防工程专业的重点建设课程，配备了高素质的教学研究团队，从教学内容、教学条件、教学方法与手段等多个方面加强课程建设，现总结如下。 教学队伍 本课程教师的知识结构合理，在师资队伍中，有教授2人，副教授1人，讲师2人，其中4人具有博士学位，1人具有硕士学位。年龄结构为40岁以上2人， 30-39岁3人，辅导教师及实验教师与学生的比例为1：15。 主要成员长期从事消防工程的教学及科研工作，承担“火灾动力学”、“燃烧学”、“火灾烟气控制”、“消防水灭火系统”等课程的教学任务，教学经验丰富，特色鲜明。 中青年教师的培养计划合理，成效显著。汪磊获得博士学位并在美国马里兰大学进修1年，程庆迎为在职博士。季经纬评为副教授，汪磊、程庆迎评为讲师。季经纬别评为江苏省青蓝工程中青年学术带头人、程庆迎入选校卓越教师培训计划。 近5年来，教学队伍积极进行教学改革，开展教学研究活动。承担教改项目4项，包括“火灾动力学”研究型课程建设与教学方法改革、“火灾动力学”精品课程建设、“火灾烟气控制”教学方法改革与教学网站建设和“水灭火工程”教学内容与方法改革研究。在国内外刊物上发表教学论文2篇，教学队伍获校教学成果奖2项，优秀教学质量奖1项。 教学内容 本课程是消防工程专业基础课，理论性较强，主要教学内容涉及到室内火灾发展过程、典型火灾现象、火灾传热与烟气流动等。为使学生能够较好地掌握理论并学以致用，我们在课程体系和教学内容组织上进行了精心的安排，2004版培养方案中本课程共48学时，以课堂教学为主（38学时），结合实验教学（4学时）和上机实训（6学时）。2008版培养方案中，课堂学时数为48学时，含6学时的讨论课。主要课堂教学内容包括：室内火灾发展过程与可燃物的燃烧性能；