火灾模拟软件FDS的学习心得
1. FDS的启动
FDS4：FDS4 FDS5：FDS5 CHID.fds 2. FDS中的具体命令行： SURF ID 和SURF_ID、MATL ID 和MATL_ID的区别： SURF ID :是属性行 SURF_ID：是obstruction和vent等的引用行（通过此行给obstruction和vent添加属性）3.FDS中的RESTART A。在输出文件家中添加CHID.stop文件可以在该文件夹中产生.restart的文件，有这个文件并在input文件中的 &MISC RESTART=.TURE就可以在停掉FDS后接着原来的时间继续往下算。 B。在 &DUMP DT_RESTART=N 可以在断电或是stop文件之后自动按照ns的时间来自动保存restart文件，所以，再通过&MISC RESTART=.TURE就可以在停掉FDS后接着原来的时间继续往下算。 FDS5 介绍 第一章 导言 FDS解决了数控一种形式的纳维尔-斯托克斯方程适合低速，热驱动流与重点烟雾和热量传递， 从火灾。制订该方程和数值算法是包含格式技术参考指南[ 1 ] 。 Smokeview是一个独立的可视化程序，是用来显示的结果是一个格式模拟。 详细说明 Smokeview被发现在该用户的指南Smokeview第5 版[ 2 ] 。 1.1FDS的特点 第一个版本的FDS已经开始公开发表在2000年2 月。至目前为止，该模型大约有一半已用于 设计的烟雾处理系统和自动喷水灭火/探测器活化研究。另一半则包括住宅及工业消防重建。在其整个发展，FDS 已着眼于解决现实的问题，消防火灾防护工程，而在同一时间内提供一种工具来学习基本的消防动力学和燃烧。 水动力模型FDS解决了数控一种形式的纳维尔-斯托克斯方程适合低速、热驱动流，重点是火灾中烟雾和热量传递。核心算法是一个明确的预测校正计划，在空间和时间的二阶精度。用 司马格林斯基形式的大涡模拟（组）来对待动荡。如果基本数值网格是好的，直接履行数值模拟（域名系统）是可能的。les 是默认的运作模式。 燃烧模型大多数应用，FDS采用单步化学反应，其反应产物都被跟踪，通过双参数混合分 数模型。该混合物分数是一个守恒标量，即质量分数为一人或多人组成的气体在某一特定点，在流场。默认情况下，两部分组成的混合物分数是明确计算出来的。首先是未燃燃料质量分数， 第二个是烧燃料的质量分数（即大规模的燃烧产物源自燃料）。两个步骤的化学反应，以三 参数混合分数分解，也可用于第一步氧化燃料，一氧化碳和第二步氧化一氧化碳为二氧化碳。 3 个混合分数成分为二步反应是未燃燃料，大量的燃料，已完成第一反应步骤，和群众的燃料， 已经完成了第二个反应步骤。质量分数所有的主要反应物和产品，可以来自于混合物分数的参 数手段"国与国关系" 。最后，多步有限速率模型也已同步发行。 辐射输运辐射传热包含在模型中，通过解决灰色气体的辐射传导方程，而且在某些有限的情 况下使用宽带的模式。方程求解采用相同的技术，以有限体积法对流运输，因而称之为赋予它 是有限体积法（有限体积法）。用大约100个离散的角度，求解大约需要20%的总计算时间 的计算，一个温和的成本鉴于辐射传热问题的复杂性。吸收系数的气-烟尘混合物计算使用辐 射的窄带模式。液滴能吸收和散射热辐射。这是很重要的是包括喷雾洒水器，而且在所有喷洒 案例中也发挥了作用。吸收和散射系数，是根据米氏理论。 几何格式FDS就纵横网格逼近方形。矩形障碍物，被迫要符合基本的网格。 多重网格这是一个词，用来形容使用一个以上的矩形网格中的计算方法。这是有可能的描述不止一个矩形网格来计算的情况下，计算域不会轻易嵌入在一个单一的网格。 并行处理多台电脑运行一个FDS计算是有可能的，通过信息传递界面（MPI）。详情可参阅在第3.1.2 。 边界条件所有固体表面指派热边界条件，再加上有关燃烧特性的物质。热和物质，在固体表面的传输通常是作为与实证相关的处理，虽然当进行直接数值模拟（DNS）时，直接计算传热传质是可能的。 1.2 在 FDS5 中什么是新的？ FDS5 在其处理固体边界和气相燃烧上不同于以往版本。其中较重要的变化是： 多步燃烧先前版本FDS已假定只有一个气相反应。现在，多步反应计划，可来形容局部熄灭，CO 的产生，在其他不同的现象中。最重要的改进，以燃烧模型是一个更准确的热释放率 的计算，以及更有效地处理局部火焰熄灭。 物质层以往版本的FDS已假定坚实的界限，构成一个单一的同质层。现在，固体分界， 可以仿照多层次的材料，每个材料经可通过一个新的名称组MATL确定。这一变化使过去的输入档案已经过时。 命令行格式FDS仍然在命令行下运行，但比以前的版本语法略有不同。见第3节详情。 数据库先前版本的FDS用一个单独的"数据库"的文件存储材料和反应参数值。此档案已不再可用，而现在所有的参数必须在输入文件中指定。 设备描述的方法，用来形容一种装置和/或传感器（洒水，热探测器，热电偶等）发生了变化。 确定装置及其性能，见11.1。任何装置可以用来控制喷洒活动，并建立和移动开口或障碍。洒水器以前版本的外部喷洒档案已不再使用。所有资料洒水器及其他消防特定器件在输入文件中转达。洒水器，现在的定义用新的方法来形容装置如上所述。见第11.1获取更多信息。 控制功能一个输入参数的新组用来描述控制喷洒活动的功能，创造和移动的开口或障碍，并执行代码（终止或打开再启动文件）。见第11.5 详情。 数值网格先前版本的FDS使用单独的输入组，以界定数值网格和计算域。现在，两个小组已经合并成一个单一的，简化的网格名单组MESH。名单组PDIM 和GRID 不再在输入文件使用。见第6.3作更详细的描述。 压力区这是有可能的，在FDS5 中表示计算域中的个别区域，以获得不同的环境的背景压力，用于计算泄漏量，风机曲线等等。见第8.3节以获取更多信息。 叠加效应和大气分层情况已有所改善，以更好地描述分层的大气和因高层建筑内外的温度差而导致的空气运动。 绝热表面温度一个新的输出值已被添加，以方便使用FDS的输出热学和力学有限元模型。见第8.2.2 获取更多信息。 开发，销售及正式用户支持从FDS5 ，开放源代码的开发环境https://www.360docs.net/doc/2e7711090.html,被用作配置管 理（编号归档，修改跟踪，缺陷修复，用户建议等）。见2.1 节以获取更多信息。 FDS核查和验证引导入手，FDS5 ，更多的重点放在了维持持久收藏的核查和验证的个案。这样就提高了质量，每个格式更新和公布，作为一种标准测试套件现在将被用来购买保险，即 作出修改的源代码不会降解格式输出。这还为用户提供了一个标准的数据集，以核实自己的安 装格式，并比较结果表明，FDS，是不是又回到他们的制度，以公布数据。 第二章 开始 2.1 如何获得FDS https://www.360docs.net/doc/2e7711090.html,/fds 2.2 计算机硬件要求 FDS需要一个快速CPU和大量的随机存取记忆体（内存），运行效率。最起码的规格，系统应该有1 千兆赫处理器，并至少有512M内存。CPU的速度将决定维持多久计算将采取哪些整理，而量的内存，将决定有多少网格能支持在记忆体。大硬盘是需要储存的产量计算。这是不寻常的输出一个单一的计算，以消费超过1 G的储存空间。 大部分的电脑在过去数年购买的已足以运行smokeview与买者更多的记忆体（内存），应购 买使内存大小高达至少512。这是使计算机能够显示出结果，没有"交换"到磁盘。为smokeview 这一点也很重要取得一个快速的图形卡，为个人电脑用显示器的结果，该格式运算。多网格计算，MPI版本的FDS将超过标准100Mbps 的网络。千兆或千兆网络，将进一步减少延迟，提高数据传输速率之间的节点。 2.3 OS和软件需求 FDS并行对于那些希望运行并行FDS的，，将用于FDS计算的每一台网络里的电脑必须 安装MPI（消息传递接口）。安装MPI的资料在不同的电脑平台，在FDS网站给出。看发展了的网站获取更多的信息。 第三章 运行FDS 3.1 开始FDS计算 FDS可以从命令行提示运行，或用第三方的图形用户界面（GUI ）。下面讨论中，假设FDS 从命令提示符开始运行。FDS可以运行在一个单一的电脑，只用一个CPU ，或可运行在多台计算机，并采用多处理器。对于任何操作系统上，有两种格式可执行文件。单处理器的可执行 文件，FDS＃. exe文件。并行可执行程序是所谓的FDS＃_mpi.exe 。字母"MPI" ，标示消息 传递接口（电喷），将在下面讨论。 微软视窗 打开一个命令提示符窗口，改变目录（"cd" ）到放置输入文件的位置，然后运行代码键入命 令提示 fds5 job_name.fds 字符串job_name 通常是在输入文件CHID 中指定。建议输入文件名称和CHID 一样，使所有 的文件与某个特定的计算有一致的名称。模拟进展自动在屏幕上给出。详细的信息，自动发给 一个文件chid.out ， chid是一个字符串，通常是与job_name 一样的，在输入文件指定。屏幕 输出可以重定向到一个文件，通过可选的命令 fds5 job_name.fds > job_name.err 3.1.2 开始FDS计算（多处理器版） 利用多个处理器和多个内存（ ram ）跨网络运行FDS，比跑单处理器版本困难。更重要的是 需要的用户，使联系机器尽可能地无缝。这涉及到在每台机器上对某一特定用户创建账户，共 享目录，提高网络速度，使每部机器知悉之间的细节等，一些由并行处理软件应付，其他的则 不是。毫无疑问，在未来几年内这一过程将简化，但就目前而言，并行处理技术是仍相对较新， 并需要更多的专业知识，在理解这两个操作系统与给定的电脑的网络连接。 FDS使用MPI（消息传递接口） [ 3 ] ，让多台计算机上运行一个单一的FDS的工作。其实，这项工作，必须划分成多个网格，处理器指定运算各个网格。每个处理器执行一个FDS 工作 （称为一个线程），MPI 负责网格信息的传输。也有不同的方法实现MPI，很像有不同FORTRAN 和c 编译器。每项执行基本上是一个调用FDS 子程序的图书馆，传输数据从一个线程到另一个横跨快速网络。格式的子程序称呼已得到广泛接受，在社会上让不同的厂商和组 织自由发展更好的软件，同时工作在一个开放的框架。 FDS 执行的方法，取决于它实施的MPI 如何安装。在NIST 的并行版本的格式，是目前运行于windows电脑连接局域网（局域网， 100 mbps ）的，或者对某一集群Linux的个人电脑联 系在一起的一个专用，快速（ 1000 mbps ）的网络。WINDOWS电脑使用mpich2 ，免费实施MPI的，由美国阿贡国家实验室。 3.2 监测进展 为某一特定计算的诊断写入文件名为chid.out 。CPU 的使用情况和模拟的时候写在这里， 以，你可以看到该计划进行了有多远。在计算的任何时候， Smokeview都可以运行，进展情 况可以可视化的查看。预定时间前停止计算，要么关闭进程，或者最好是在同一目录建立一个 输出文件名为CHID.stop的文件。程序终止文件的存在，使它的输出最新的流体变量在Smokeview观看。 由于计算，可持续几小时或几天，FDS有一个重新开始的特点。详情如何使用此功能， 是由于在第6.4.1 。简单地说，在最初的计算时，一个"RESTART"文件往往应当保存的。某些事情会扰乱计算，如停电，计算可以在最后保存的文件的时间上重新开始。 它是可能的，控制停止的时间以及利用控制功能开始重启文件，如第11.5 。 第五章 输入文件的基本结构 5.1 工作命名 输入文件规定格式与所有必要的信息来描述的情况。输入文件保存名称，例如 job_name.fds ， job_name 是任何字符串，它有助于区分模拟。如果在HEAD 的名单组中有相同的字符串在输 入文件中，那么所有的输出文件与计算届时将有这个共同的名字。不应该有空白，在工作名称 中。使用下划线，以代表一个空格。用下划线字符而不是一个空格，也适用于一般的做法命名 目录到你的系统。 FDS会覆盖输出文件，如果分配给它的名称是一样的。这是方便的，当你节省磁盘空间时。只是小心，不要覆盖您希望保留的计算。 5.2 名单组格式化 参数在输入文件中指定，通过mamelist格式化的记录。每个namelist用&开始，紧跟名单组的 名称，然后一个逗号分隔的名单输入参数，最后是/，例如 &DUMP NFRAMES=1800, DT_HRR=10., DT_DEVC=10., DT_PROF=30. / 在DUMP名单组中设置各种参数的值，各种参数的含义在后面的章节介绍。名称组的记录可以在输入文件跨多行，而只是一定以" / "结束纪录，否则数据将不会被理解的。不要在名称组 行内添加除适合该组的参数和值以外的东西。否则，FDS将立即终止。名单组记录的参数可以由逗号，空格，或行分开。最好用逗号或行。有些机器不识别空格。评论和注释可以写入文 件，只要除了空格没有东西在&之前，或没有东西在&和/之间，除了对应与特定名单组的适当 参数。 输入文件参数可以是整数（ t_end = 5400 ），实数（ co_yield = 0.008 ），实数或整数组（为xyz = 6.04,0.28,3.65 ）或（ ijk = 90,36,38 ）时，字符字符串：CHID=’WTC_05_v5’特征字符串组：SURF_IDS=’burner’,’INERT’,’INERT’，或逻辑参数： POROUS_FLOOR=.FALSE. 逻辑参数是.TRUE. 或.FALSE. -这时是由Fortran公约的。字符串列在这个用户手册必须被准确复制的，代码是区分大小写，并强调这样做。大部分的输入参 简单真实或整数标，如DT= 0.02，但有输入的是多维数组。举例来说，当形容固体表面，你 需要表达多层次中多种材料的质量分数。输入数组MATL_MASS_FRACTION(IL,IC)传递成分 IC的IL层的质量分数到FDS。例如，如果第二中物质的第三层质量分数为0.5，就写为MATL_MASS_FRACTION(3,2)=0.5 输入一个以上的质量分数，用这种符号： MATL_MASS_FRACTION(1,1:3)=0.5,0.4,0.1，这意味着前三个材料的第一层的质量分数为0.5， 0.4，0.1。符号1：3表示数组元素1 至3。 注意：字符字符串能够被附上由撇号或引号。小心，不要制造输入文件通过从其他一些较简单 的文本编辑器粘贴文本，在这种情况下，标点符号可能不能妥善复制到文本文件。 5.3 输入文件的结构 一般来说，名单组记录可以在输入文件中任何的命令输入，但最好系统的组织它们。通常，整 体的信息是列在输入文件的上面，细节信息如障碍设备等列在下面。FDS扫描整个输入文件，每次运行特定的名单组。一些文本编辑器中，最后一行的文件经常不被读取，因为存在文件末 尾的色彩。为保证FDS读取整个输入文件，加入： &TAIL / 作为输入文件的最末行。这完善了文件，从&HEAD to &TAIL。FDS甚至不找寻这最后一行。另一个经验规则是只在需要改变他们的默认值时才写入输入文件。这样，您就可以更容易区分 你的要求FDS的要求。添加评论到文件中，只要这些不属于名单组的记录。 一般输入文件的结构显示如下，原输入文件(WTC_05_v5.fds)的许多行，为了清晰而移走。&HEAD CHID='WTC_05_v5', TITLE='WTC Phase 1, Test 5, FDS version 5' / &MESH IJK=90,36,38, XB=-1.0,8.0,-1.8,1.8,0.0,3.82 / &TIME T\_END=5400. / &MISC SURF_DEFAULT='MARINITE BOARD', TMPA=20., POROUS_FLOOR=.FALSE. / &DUMP NFRAMES=1800, DT_HRR=10., DT_DEVC=10., DT_PROF=30. / &REAC ID = 'HEPTANE TO CO2' FYI = 'Heptane, C_7 H_16' C = 7. H = 16. CO_YIELD= 0.008 / SOOT_YIELD = 0.015 / &OBST XB= 3.5, 4.5,-1.0, 1.0, 0.0, 0.0, SURF_ID='STEEL FLANGE' / fire Pan ... &SURF ID = 'STEEL FLANGE' COLOR = 'BLACK' MATL_ID = 'STEEL' BACKING = 'EXPOSED' THICKNESS = 0.0063 / ... &VENT MB='XMIN',SURF_ID='OPEN' / ... &SLCF PBY=0.0, QUANTITY='TEMPERATURE', VECTOR=.TRUE. / ... &BNDF QUANTITY='GAUGE_HEAT_FLUX' / &DEVC XYZ=6.04,0.28,3.65, QUANTITY='oxygen', ID='EO2_FDS' / ... &TAIL / End of file. 我们强烈建议时，从一个新的局面，首先选择一个预先撰写输入文件极为相似的情况，作必要 的修改，然后运行情况，以相当低的分析，决定几何是否建立正确。最好是在开始前用相关的 比较简单的文件来收集其问题的主要特点，而不要尝试太多细节，否则可能掩盖了一个在计算 中的基本缺陷。初步计算，应予粗糙网格，使运行时间少于一小时，并改正，可以很容易取得， 没有浪费太多时间。正如你学习如何写输入文件，你会不断地运行，并重新运行您的例子当你 加入复杂性。表5.1 提供了一个快速参考，所以名单组参数在这里您可以找到参考，以及在这 份文件哪里找到介绍，表中包含了每个组所有的关键字。 Table 5.1: Namelist Group Reference Table 名单组描述参考章节参数表 BNDF 边界文件输出12.2.6 13.1 CTRL 控制功能参数11.5 13.3 DEVC 设备参数11.1 13.4 DUMP 输出参数12.1 13.5 HEAD 输入文件头6.1 13.6 HOLE 障碍物开口7.2 13.7 INIT 最初状态6.5 13.8 ISOF 等值面文件输出12.2.7 13.9 MATL 材料特性8.4 13.10 MESH 网格参数6.3 13.11 MISC 多种（参数行） 6.4 13.12 OBST 障碍物7.1 13.13 PART Lagrangian粒子10 13.14 PROF 轮廓剖面输出12.2.4 13.15 PROP 装置特性11.3 13.16 RADI 辐射 9.4 13.17 RAMP 斜面曲线、剖面8.5 13.18 REAC 反应 9.1 13.19 SLCF 薄片文件输出12.2.5 13.20 SPEC 种类参数9.2 13.21 SURF 表面特性8.2 13.22 TIME 模拟时间6.2 13.24 TRNX 网格延伸6.3.3 13.25 VENT 开口特性7.3 13.26 ZONE 压力区域参数8.3 13.27 设置时间和空间的边界 6.1 命名工作：HEAD名单组（表13.6） 首先给定名称。HEAD名单组包含两个参数，如： &HEAD CHID='WTC_05_v5', TITLE='WTC Phase 1, Test 5, FDS version 5' / CHID 是30 字符以内的字符串，用来标示输出文件。如CHID='WTC_05_v5',很方便的命名输入文件WTC_05_v5.fds，这样输入文件可以与输出文件联系在一起。句号和空格都不允许在CHID 里，因为标示输出文件的词尾对某些操作系统是有含义的。 TITLE 是60 字符以内的字符串，描述模拟。仅仅是传到不同的输出文件的描述性文本。6.2 模拟时间：TIME 名单组（表13.24） 通过参数T_END 来表示模拟持续时间。默认1s。注意：TWFIN 仍然可使用，但并不支持使用。例如： &TIME T_END=5400. / 设置为0 用来快速检查几何体。 如果想让开始的时间线不在0，可以用参数T_BEGIN来指定第一个写入文件的时间步的时间。这将是有益的匹配实验数据的时限或录像。 注意：在T_BEGIN 之前不进行任何模拟，只是用来补偿从0 开始的时间。 如果RAMP 的活动时间与T_BEGIN 一样，那么它就是评价的实际时间；否则用RAMP 的活 动时间。因此，如果你想测试基于CTRL 或DEVC 的时间且最终联到RAMP，那么你该把 T_BEGIN 设的稍小于RAMP动作的时间。例如你要测一个10s打开的开口，其SUIF_ID 使用RAMP,T_BEGIN 要设置的略小于10s。 初始的时间步长大小可以用DT指定。此参数通常是自动设定的，划分网格细胞时。计算时，时间步被调整，这样CFL状态才被满意。 如果在模拟开始时突然发生什么事情，最好设置初始时间步避免数值不稳定造成时间步过大。 不同DT值的试验通过监测输出文件的时间步的大小记录。 一个额外的参数在TIME 组里，SYNCHRONIZE，是一个逻辑标志(.TRUE. or .FALSE.)，表明了在多网格计算中每个网格的时间步必须一样，保证每个网格的进程是相同的。更详细的信息 6.3.2.默认值是.TRUE. 6.3 计算网格：MESH 名单组（表13.11） 所有FDS 计算必须在网格构成的区域内进行。每个网格被分为矩形细胞，其数量取决于预期 的流体运动的解析。MESH 是定义计算域的名单组。网格内在坐标服从右手法则。原点被六个一组的数的第135个来定义，对角被246 定义，举例来说： &MESH IJK=10,20,30, XB=0.0,1.0,0.0,2.0,0.0,3.0 / 定义了一个跨越原点到X=1m，Y=2m，Z=3m 的网格。该网格被参数IJK 分成均匀细胞。在此例子中，网格为10cm 的立方体。如果在某方向上不想均分网格的大小，则会用到TRNX,TRNY,TRNZ名单组来改变均匀的网格（6.3.3）。超过边界的障碍和开口截断在边界处。定义网格之外的物体没有影响，将不会在Smokeview 中看到。 注意：保证网格接近立方体。 因为在Y和Z方向上，计算的一个重要部分用到了基于快速傅立叶变换（ffts ）的泊松求解， 第2 和第3方向格式应为2l 3m 5n，其中lmn是整数。例如64 = 26, 72 = 2332 和 108 = 很好的网格，但37，99和109 就不是。网格的第一个数I不用FFTs，不用按照小数字的结合 给出。不过你该测试不同的划分值来确保它们最终不会过度减慢运算。1-1024 可用的数字：2 3 4 5 6 8 9 10 12 15 16 18 20 24 25 27 30 32 36 40 45 48 50 54 60 64 72 75 80 81 90 96 100 108 120 125 128 135 144 150 160 162 180 192 200 216 225 240 243 250 256 270 288 300 320 324 360 375 384 400 405 432 450 480 486 500 512 540 576 600 625 640 648 675 720 729 750 768 800 810 864 900 960 972 1000 1024 6.3.1 两维和轴对称计算 在 FDS解决的方程以三维直角坐标系的形式书写。但是一个二维笛卡尔或二维圆柱（轴对称） 的计算可能在MESH 行里通过将J设置成1 来进行。对轴对称，添加CYLINDRICAL=.TRUE. 到MESH 行中，坐标X 被处理为径向的r 坐标。任何边界状态不该被设置在平面y = YMIN=XB(3)或y = YMAX=XB(4), 或r = XMIN=XB(1)，在一个r = XB(1)=0的轴对称的计算中，为了更好的视觉效果， XB(4) 和XB(3)的区别要小，这样Smokeview的描绘看起来像是 2-D 的。 图 6.1 多个网格的几何体 6.3.2 多个网格和并行进程 多个网格意思是计算域包括多于一个的计算网格，经常是联着的。在各网格中，在特定网格内 的流速基础上的时间步可以解主要的方程。因每一个网格可以有不同的时间步，这一技术可节 省CPU 的时间，只在必要时要求相对粗的网格进行升级。粗网格最好用在关键值小或不重要 的时间和空间梯度上。并行FDS 需要分割计算区域为多各网格，每个处理器运行一个，或者 在多处理器上，描述多个网格的规则是相似的，有些问题需要记住。这里是一个名单，指导方 针和警告，对使用多重网格。 1. 如果有一个以上的网格，每个都要有MESH 行。这些行的输入命令在输入文件中一影响。一般，网格应从优到粗的输入。FDS假定一个列在先的网格输入文件凌驾于第二个网格， 如果两网格重叠。网格可以重叠，邻接，或一点没有触及。最后的情况基本是单独的计算。障碍及开口是进入了整格坐标系统，无须适用于任何一个特定的网格。每个网格检查所有几何实体的坐标，并决定他们是否应包括在内。 2. 避免把网格边界放到关键点，尤其是火点。有些时候，火在网格间蔓延无法避免，但尽可 能尝试保持网格结合部相对远离复杂现象，因为跨越网格边界的信息交换相对于网格内的细胞与细胞间的交换还不准确。 3. 其他网格的信息被接收，只在一个给定的网格的外部边界。一个完全嵌入大网格的小网格 接收外部边界的信息，但大网格不接收内部小网格的信息。基本上，通常较粗的大网格做 自己的模拟而不被通常更好并包含在其内部的小网格所影响。好网格的细节，特别是关系到火的增长和蔓延，可能不被粗网格接收。这样，最好孤立火的行为在一个网格内，把粗的网格放在好网格的外部边界。这样好网格和粗网格互相交换信息。 4. 使用相对粗的网格细胞实验不同的网格配置，以确保信息从网格到网格正在妥善转移。首 先，流体是否受到该网格边界严重的影响？如果是，尽量移动网格远离活动的地点。第二，是否在网格间细胞单元的大小有太大的跳跃，如果是，考虑从好网格到粗网格的信息传递损失是否是可以容忍的。 5. 当用简便公约来声明一个域的整个面是OPEN 开口时要小心。每个网格都有此属性，见7.3 6. 用 FDS5 来获得在多重压力区产生的背景压力是可能的，甚至当压力区穿越网格边界时。 8.3 7. 并行计算时，迫使所有网格的时间步相同，设置SYNCHRONIZE=.TRUE.在TIME 行里。 注意这是在FDS5中各种操作默认的。用此设置，所有网格活跃在每次循环。对于单处理器，多重网格的计算，这种策略可以减少甚至消除任何被多重网格使用的利益。但是，在并行运算中，如果一个特定网格在循环中不活动，因为它不准备更新，那么处理器指定那个网格不活动。迫使网格更新用比理想的时间步更短的时间不花费任何，因为处理器本来会闲置下来，其好处是有严密的关系在网格间。同步时间步是可能的，在网格中特别选择的一套网格。SYNCHRONIZE=.TRUE.加入到MESH 行并把SYNCHRONIZE=.FALSE.加 到TIME 行。 8. 当一个平面障碍接近两网格的临界时，确保每个网格都能看到它。如果障碍物甚至在其中 一个网格1毫米之外，那这个网格不计它，那样信息并不能在网格间正确交换。 9. 当并行的用多重网格运行时，计算效率如下检查：SYNCHRONIZE=.TRUE.加到TIME 行；程序运行几百个时间步；计算在CHID.OUT文件里两个100重复点间的不同以墙上的时钟，22.1；时间差别除以100。这是平均过去了，墙上时钟时间的每个时间步长；看每个网格 的CPU/步。最大值该略小于平均墙上的时间。并行计算的效率是最大CPU/步除以平均每 步的墙钟时间。如果此数在90%到100%之间，则并行运行良好。 6.3.3 网格扩展：TRNX,TRNY,TRNZ名单组表13.25 计算域的网状细胞默认有统一尺寸。但是，在一或两个坐标方向上不均匀是可以的。在X,Y,Z 方向上，具有改变均匀的网格到非均匀的网格的功能。小心网格变换！如果你缩小某处细胞，那么必须扩大其他的细胞。当一或二个方向的网格改变之后，3D 网格中网格细胞的长宽比将 不同。为保险，应避免改变细胞的长宽比超过2或3. 记住，大涡模拟技术是基于假定这个数 值网格要好，以使漩涡的形态是与混合相关的。总的来说，漩涡的形成是由网格细胞的最大尺 寸限制的。这样，在一个或两个方向缩小网格可能吧会带来更好的模拟，如果第三个方向很大。 变形降低计算效率，两个方向的改变影响大于一个方向的影响。 如果变形网格： &MESH IJK=15,10,20, XB=0.0,1.5,1.2,2.2,3.2,5.2 / 你相改变X 方向的空间。首先参考上面的数字。 &TRNX CC=0.30, PC=0.50, MESH_NUMBER=2 / &TRNX CC=1.20, PC=1.00, MESH_NUMBER=2 / 6.3.4 选择合适的网格尺寸 特殊的模型选择合适的网格 6.4 各种参数：MISC名单组 只能有一个MISC名单组在输入文件中。 DNS 逻辑参数，如果是.TRUE.，则进行直接数字模拟，而非默认的LES大涡模拟 GVEC 重力加速度的三个组成，默认GVEC=0,0,-9.81 HUMIDITY 单位%，有水源时指定，默认40% ISOTHERMAL(等温的) 表明计算不包括任何温度和辐射热的交换，这样方程数量的减少必须解决，并简化。自动的RADIATION 为 .FALSE. NOISE FDS 把流动区域设置的有小“噪音”来避免当边界和初始状态非常对称时 非常对称的流体。去掉它用NOISE=.FALSE. P_INF 背景压力（地面）默认101325Pa SUPPRESSION 表明是否包括气相火焰灭绝的逻辑参数。默认.TRUE.。 SURF_DEFAULT SURF行会应用到所有边界。除非特别指定。默认‘INERT’ TMPA 环境温度，默认20 UO,VO,WO 各坐标的气流速度的初值。一般都为0，但当模拟流体立即流动的情况很方便，比如有风时的室外模拟。 6.4.1 停止和再启动 一个重要的MISC 参数叫RESTART。建立一个CHID.STOP 的文件在目录下。重新开始，RESTART=.TRUE.需要添加到MISC行中。 6.4.2 改变重力加速度 可以改变，情况很少，有水喷淋时不得改变 6.4.3 6.4.4 烟囱效应 LAPSE_RATE(?C/m)添加到MISC行。 6.4.5 大涡模拟参数 6.4.6 数值稳定性参数 6.5 非常的初始状态：INIT名单组13.8表 通常FDS模拟开始在time=0。空气温度固定，密度和压力随高度Z方向增长。这在室外的大 模拟中是很重要的。有一些方便的方案来改变一些矩形区域的状态。添加格式： &INIT XB=0.5,0.8,2.1,3.4,2.5,3.6, TEMPERATURE=30. / 同样可以用于DENSITY 或MASS FRACTION(N)，N代表输入文件中的N 物质。 固体障碍物可以给定初始温度，通过SURF行中TMP_INNER参数。初始速度可以通过MISC 行中的UO,VO,WO 给定。 6.6 设置限制：CLIP名单组 很少情况下可能设高或低的边界，在密度，温度或物质质量分数上。表13.2 在参数用于诊断 结论的目的。 第七章建立模型 7.1 建立障碍物：OBST名单组 &SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.0 / &OBST XB=2.3,4.5,1.3,4.8,0.0,9.2,SURF_IDS='FIRE','INERT','INERT' / 在物体表明加了火源。这是简单描述燃烧体的方法。附加属性： 在 SURF_ID 和SURF_IDS之外还可以用SURF_ID6： 1.&OBST XB=2.3,4.5,1.3,4.8,0.0,9.2,SURF_ID6='FIRE','INERT','HOT','COLD','BLOW','INERT' / SURF_ID6不能与SURF_ID 和SURF_IDS用于相同的OBST行。 2.避免FDS允许建立薄片障碍，在MISC设置THICKEN_OBSTRUCTIONS=.TRUE. 或者在每 个OBST行设置THICKEN=.TRUE. 3.障碍可以在模拟过程中建立或移除。见11. 4.1 4.两个障碍可以重合，后来设置的覆盖先设置的。新的面的属性被应用于重合面。Smokeview 区别两个独立的网格，经常导致难看的两面颜色的重合。简单纠正法是轻微缩小第一个障碍的 坐标。Q键显示指定的障碍，而不是FDS实施它们。 5.用HOLE如门或窗很方便。障碍可以填充到HOLE中，当PERMIT_HOLE=.FALSE.加入OBST 行时。总的说默认PERMIT_HOLE=.TRUE.所以任何障碍都可以被穿孔，除非指定。 6.如果障碍不能移动或排出，设置REMOVABLE=.FALSE.有时需要防止FDS移走嵌在另外障 碍的障碍，就像门在墙里。 7.很少时，你可能不允许VENT贴到特定障碍上，那样设置ALLOW_VENT=.FALSE. 8.障碍可以弄成半透明的，TRANSPARENCY 指定在OBST行。参数从0 到1 变换，0 全透明。该参数可以和COLOR和RGB一样设置。也可以在SURF行指定，与颜色指示器一起。 9.障碍被Smokeview画成实体。画一个外轮廓来表示可以设置OUTLINE=.TRUE. 7.1.1 非矩形几何体和溢出的顶棚 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名：学号: 所在学院：城市建设与安全工程学院 专 安全工程专业 业 设计（论文）题目地铁车厢火灾的数值模拟研究 指导教师：__________________________________ 2013年1月9日 开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15 篇（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94 《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26 ”。 毕业设计（论文）开题报告 1.结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左 右的文献综述： 文献综述 一.地铁火灾研究的概述： 在现代大都市中，地铁是一种非常重要的公共交通工具，在人们的生活中发挥着越 来越重要的作用，它提供给人们的便利是其它交通工具所无法替代的。但是，由于地铁 属地下建筑，建筑结构特殊，而且客流量大、人员集中，所以一旦发生火灾，特别容易造成群死群伤的严重后果。以下是近年来全球地铁发生的几起重大灾难事故： 时间地点伤亡损失情况 1982-03-16美国纽约地铁伤86人、1节车厢被毁坏 1987-11-18伦敦国王十字地铁站32人死亡，100多人受伤 1991-04-16瑞士苏黎世地铁机车1人死亡，100多人受伤、售票厅被烧毁 1995-10-29埃塞拜疆首府巴库列车558人死亡，269人重伤 1998-01-01俄罗斯莫斯科地铁3人受伤 1999-06俄罗斯圣彼得堡地铁车站6人死亡 1999-10韩国首尔郊外的地铁55人死亡 2001-08英国伦敦发生地铁6人受伤 2001-08-30巴西圣保罗地铁1人死亡，27人受伤 2003-02-18韩国大邱市中央路地铁车站198人死亡、146人受伤 1996年至今北京地铁共发生151起火灾，多人伤亡 在所有统计的地铁火灾事故中，造成大量人员伤亡主要原因并不是烧伤，而是因为再地铁站内人员疏散不及时，导致大量人群滞留危险区域，燃烧过程中形成的烟气扩散后使站台内能见度降低，客观上增加了疏散的难度。与此同时造成被困人员心理恐慌，发生拥挤踩踏，更加阻碍了疏散速度，极易造成群死群伤事故。此外据统计，地铁火灾中地铁列车起火引起的占46%大部分列车火灾事故发生在车厢内，尤其以前生产的地铁车厢，内部装饰材料、座椅大多是可燃材料，或由于乘客携带的易燃品，或由于机械故障、电气故障等引起的地铁车厢着火。⑴而目前全世界已有100多座城市开通了300多条地铁线路，总长度超过6000公里。我国自1965年7月1日在北京动工修建地铁以来的40 年中，相继又在天津、香港、上海、深圳、南京和广州等六座城市开通了地铁，正式拉开了 1. FDS的启动 FDS4：FDS4 毕业设计(论文)开题报告 学生姓名：学号： 所在学院：城市建设与安全工程学院 专业：安全工程专业 设计(论文)题目：地铁车厢火灾的数值模拟研究 指导教师： 2013年1月9日 开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 一．地铁火灾研究的概述： 在现代大都市中，地铁是一种非常重要的公共交通工具，在人们的生活中发挥着越来越重要的作用，它提供给人们的便利是其它交通工具所无法替代的。但是，由于地铁属地下建筑，建筑结构特殊，而且客流量大、人员集中，所以一旦发生火灾，特别容易造成群死群伤的严重后果。以下是近年来全球地铁发生的几起重大灾难事故： 时间地点伤亡损失情况 1982-03-16 美国纽约地铁伤86人、1节车厢被毁坏 1987-11-18 伦敦国王十字地铁站32人死亡，100多人受伤 1991-04-16 瑞士苏黎世地铁机车1人死亡，100多人受伤、售票厅被烧毁1995-10-29 埃塞拜疆首府巴库列车558人死亡，269人重伤 1998-01-01 俄罗斯莫斯科地铁3人受伤 1999-06 俄罗斯圣彼得堡地铁车站6人死亡 1999-10 韩国首尔郊外的地铁55人死亡 2001-08 英国伦敦发生地铁6人受伤 2001-08-30 巴西圣保罗地铁1人死亡，27人受伤 2003-02-18 韩国大邱市中央路地铁车站198 人死亡、146 人受伤 1996年至今北京地铁共发生151 起火灾，多人伤亡 在所有统计的地铁火灾事故中，造成大量人员伤亡主要原因并不是烧伤，而是因为再地铁站内人员疏散不及时，导致大量人群滞留危险区域，燃烧过程中形成的烟气扩散后使站台内能见度降低，客观上增加了疏散的难度。与此同时造成被困人员心理恐慌，发生拥挤踩踏，更加阻碍了疏散速度，极易造成群死群伤事故。此外据统计，地铁火灾中地铁列车起火引起的占46%，大部分列车火灾事故发生在车厢内，尤其以前生产的地铁车厢，内部装饰材料、座椅大多是可燃材料，或由于乘客携带的易燃品，或由于机械故障、电气故障等引起的地铁车厢着火。[1]而目前全世界已有100多座城市开通了300多条地铁线路，总长度超过6000公里。我国自1965年7月1日在北京动工修建地铁以来的40年中，相继又在天津、香港、上海、深圳、南京和广州等六座城市开通了地铁，正式拉 火灾模拟软件FDS中的火源设定 摘要：FDS(Fire Dynanmics Simulator)是燃烧驱动流体流动的计算流体动力学模型(CFD)。该软件采用数值方法求解受火灾动力驱动的低马赫数流动的N-S 方程，重点是计算火灾中的烟气和热传导过程。到目前为止，这个模型大约有一半的应用是进行烟雾处理系统的设计和喷头/探测器的激活研究。另外一半包含了住宅或工业火灾重建的研究。 而不管是研究火灾中的烟气流动、热传导过程、还是探测器的激活，都需要有一个合理设置的火源。只有火源设置的合理，才能真正模拟、重现火灾。若火源的设置出现问题，那么后续的模拟研究都不会准确。 关键字：FDS 火源 1 FDS中燃烧和热辐射模型的简介 FDS中容易混淆的地方是气相燃烧和固相分解之间的区别。气相燃烧是指燃料蒸气和氧气的反应；固相分解是指固体或液体表面燃料蒸气的产生。尽管FDS 火灾模拟中存在多种类型的燃烧物，在模拟中只能有一个气态的燃料。实际上，只是指定了一个单气相反应，代替了所有潜在的燃料来源。 描述气相反应有两个途径。默认情况下，是利用混合分数模型来说明整个燃烧过程中的从起始表面产生燃料气体的演化。另一个是采用有限率方法，在这种情况下，燃烧过程中每个类别的气体都分别被单独的定义和追踪。这种方法比混合分数模型要复杂。常用的就是混合分数模型，本文只对它着重介绍。 2 混合分数模型下FDS中设定火源的方法 FDS中有两个途径指定一个火源。一种是在SURF行上指定一个Heat Release Rate Per Unit Area HRRPUA。另一种是指定一个HEAT_OF_REACTION，连同还要指定MATL行上的其它参数。这两种方法中，参数的设置会自动调用混合分数模型。 混合分数模型中使用一个单独的REAC行。如果输入文件中没有REAC行，会使用丙烷作为替代燃料，并且所有的燃烧速度都会得到相应的调整。 如果只是指定了火源的热释放速率HRRPUA，反应参数可能不需要调整，不需要在输入文件中添加任何的REAC行。然而，如果知道关于主要燃料气体的情况，应考虑通过REAC行至少指定基本的化学计量数。FDS会利用这些信息来决定燃烧的产物量。 2.1 在SURF行上指定HRRPUA设定火源的方法 如果只是想简单地得到一个给定热释放速度（HRR）的火源，不需要指定任何材料的性质。输入文件中也不需要添加REAC行。它只是建立了一个基本的模型，假设为从一个固体表面或通风口喷射出气体燃料。 SURF组定义流域中或流域边界上所有实体表面或开口的结构。每个SURF 行包含一个识别字符串ID='……'，以便使障碍物或者通风口与它关联起来。 天津理工大学 安全检测课程学习报告 浅析FDS火灾模拟及应用现状 姓名：张志魁学号：123140301 学院：环境科学与安全工程学院 专业：安全技术与工程 _ 班级： 2012级研究生 _ 2013年9月1日 浅析FDS火灾模拟及应用现状 摘要：FDS（Fire Dynamics Simulator）是火灾模拟中一款重要的软件，它根据建筑和火灾的特性，以简单直观的形式动态的显示出火灾发展的全过程，并通过计算获得较为准确的火灾信息的相关参数，例如，烟气的流动，有毒气体的浓度，温度场的分布以及热辐射等。本文概述了FDS在不同建筑和火灾场景中的应用现状，并结合相关火灾实例证明FDS火灾模拟软件在较为可信的准确性，另外，对FDS在火灾模拟方面提出了笔者的相关意见和建议。 关键字：火灾模拟；FDS；应用现状 0前言 近些年，计算机技术的飞速发展，引导了科学领域的各个方面，成为科研深讨中不可或缺的工具。其中，计算机模拟和仿真技术已经成为火灾科学研究重要手段，各种火灾模拟软件也在不断的涌现, 比较有名的火灾模拟软件有FDS, CFAST 和FA3 等[1]。FDS( 火灾动力模拟) 是由美国国家标准局建筑火灾研究实验室开发的基于场模拟的火灾模拟软件, 在火灾安全工程领域中应用十分广泛[2]。FDS 是一个由CFD( 计算流体力学) 分析程序开发出来的专门用于研究火灾烟气传播的模型,可以模拟三维空间内空气的温度、速度和烟气的流动情况等[1]。 1 FDS计算步骤 FDS火灾模拟软件包含FDS和SomkerView 2部分。FDS是软件的主体部分,主要完成模拟场景的构建和计算,而SomkerView是FDS计算结果后处理程序,它既能处理动态数据也能显示静态数据,并将这些数据以二维或三维形式显现出来。模型的输入数据包括:空间环境温度,建筑内物品的燃烧性质,灭火系统的影响,烟气的性质,是否考虑某些障碍物的影响,为收集有用数据所需的模拟时间,网格划分(计算精确度),所需要测量的数据类型及位置,火源种类及初始温度等。FDS 计算结果二维数据随时间变化的数据输出格式为Office Excel程序格式,可以通过各种数据处理软件进行处理。三维图形直接通过SmokeView的程序进行处理,并可得到动画效果短片在FDS中,可以设置“切片”,或贯穿整个控制体的断面,通过这个断面或切片可以使用户直观地观察气体内的温度分布、毒气分布、烟气分布，图一描述了FDS和Smokeview使用的基本流程： 使用FDS 和Smokeview 的一般步骤: ①建立一个FDS 输入文件case - name1d2ata 。FDS 的输入文件包括以下信息:计算域的大小、数字栅格的大小、计算域内物体的几何形状、火源的设定、燃料类型、热时放速率、材料的热物性、边界条件等。 ②运行FDS ,然后FDS 生成一个或多个输出文件。FDS 的输出参数主要是密度、温度、压力、热释放率、燃烧产物的浓度、混合分数以及热流和辐射对流等。计算中想要得到什么参数的数据,在哪个位置的数据,计算前必须在输入文件中提前设定,一旦开始计算就无法进行更改。FDS 数据的输出主要有以下几种形式: fds火灾模拟软件是什么 fds火灾模拟软件是一种互动火灾模拟软件，也就是我们常说的模拟灭火系统软件，是基于三维图像技术开发的第--人称FPS游戏，主要用于教学并体验灭火器的使用方式，下面以火眼金睛模拟灭火软件为例来给大家介绍一下! fds火灾模拟软件介绍 火眼金睛模拟灭火软件，是基于三维图像技术开发的第--人称FPS游戏，主要用于教学并体验灭火器的使用方式。 火眼金睛模拟灭火体验系统中包含A、B、C、D、E、F，6类火灾类型，针对不同类型，设置了如床单、油锅、电器、金属、液体、气体等不同类型的起火点，模拟了不低于15个着火场景。同时提供干粉、二氧化碳、泡沫、水基四种灭火器进行选择，选择过程中进行灭火器的选择与使用指导。系统对于火灾与灭火器的类型、灭火器的用量与使用时间、起火点的判定等数据进行了完全仿真化处理，与现实中的情况相符。用户通过模拟灭火体验系统进行实际操作后，可以学会并掌握灭火器的正确选择与使用方式。 火眼金睛模拟灭火体验系统包含了知识学习，知识测评及模拟灭火3大板块，软件设置了不低于15个火灾场景，涵盖了6类所有类型火灾。通过大屏展示的方式，结合真实改装灭火设备，如灭火器等，参观者可以进行高还原度的仿真训练，达到掌握正确使用灭火器等灭火工具的使用方法。该产品适用于常用于相关行业展厅体验、科普馆、公共安全教育体验馆、学校及青少年培训机构等场所。 fds火灾模拟软件购买要注意什么 fds火灾模拟软件也就是模拟灭火体验系统，是一种互动模拟灭火游戏，可以让体验者在游戏中学会消防安全知识和正确灭火方式，因此近年来fds火灾模拟软件在消防体验馆中成为了“常客”，那么fds火灾模拟软件购买要注意什么呢?下面请火眼金睛小编来给大家介绍一下吧! fds火灾模拟软件购买注意版本 fds火灾模拟软件以火眼金睛为例，fds火灾模拟软件有1.0版本和2.0版本，价格上也有所不同，现在基本上用的都是2.0版本，软件中包含A、B、C、D、E、F，6类火灾类型，针对不同类型，设置了如床单、油锅、电器、金属、液体、气体等不同类型的起火点，模拟了不低于15个着火场景。同时提供干粉、二氧化碳、泡沫、水基四种灭火器进行选择，选择过程中进行灭火器的选择与使用指导。系统对于火灾与灭火器的类型、灭火器的用量与使用时间、起火点的判定等数据进行了完全仿真化处理，与现实中的情况相符。用户通过模拟灭火体验系统进行实际操作后，可以学会并掌握灭火器的正确选择与使用方式。 fds火灾模拟软件购买注意厂家 fds火灾模拟软件购买的不同厂家fds火灾模拟软件的价格也不一样，这里提醒大家对于fds火灾模拟软件的厂家要特别注意，火眼金睛是行业内比较知名的安全教育软件厂家，大家可以了解看看。 关于fds火灾模拟软件的详细说明就给大家介绍到这里了! 基于FDS的电缆火灾模拟 摘要：电缆一旦发生火灾，则火势凶猛，蔓延迅速，在燃烧时会发生大量的有害气体，造成扑救困难。电缆烧坏后，修复时间长，损失严重，因此必须十分重视防范电缆火灾事故搜索。据相关资料表明，火灾发生后，造成人员大量伤亡的原因是由于烟气扩散，导致人员窒息中毒身亡。本文基于FDS，模拟房间内电缆起火之后烟气情况以及热释放速率情况。 关键字：FDS；电缆；火灾 Abstract ：Once a fire, the fire, the fire spread quickly, in the burning of a large number of harmful gases, causing difficulties in fighting. The cable burned, repair time is long, serious losses, so we must attach great importance to preventing cable fire accident search. According to relevant information, after the fire, causing a large number of casualties is due to the proliferation of smoke, resulting in the death of personnel poisoning. In this paper, based on the FDS, the smoke and heat release rate of the cable after fire in the room is simulated. Key words: FDS; cable; fire 第一章概述 电缆通常是由几根或几组导线（每组至少两根）绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆具有内通电，外绝缘的特征。2015年7月12日，武汉市汉阳区政府应急办召开发布会，据该区应急办副主任张风介绍，11日晚间发生在汉阳区“紫荆嘉苑”小区电缆井火灾事故造成7人遇难，12人受伤。 电线电缆引发火灾的原因，主要是因为过负荷、短路、接触电阻过大及外部热源作用。在短路、局部过热等故障状态及外热作用下，绝缘材料绝缘电阻下降、失去绝缘能力，甚至燃烧，进而引发火灾。火灾中电线电缆的主要特性有：（1）火灾温度一般在800℃～1000℃，在火灾情况下，导线电缆会很快失去绝缘能力，进而引发短路等次生电气事故，造成更大的损失；（2）导线电缆在规定的允许载流量下有较大的过载能力；（3）短路状态下，导线电缆会在瞬间引起绝缘材料熔化、燃烧，并引燃周围可燃物。 电线电缆根据其本身具有的燃烧特性，可分为普通电线电缆、阻燃电线电缆、耐火电线电缆、无卤低烟电线电缆及。（1）阻燃电线电缆指难以着火并具有防止或延缓火焰蔓延能力的电线电缆。常用的标准试验为GB／T18380．3（等同于IEC60332-1999）；（2）耐火电线电缆指在规定温度和时间的火焰燃烧下，仍能保持线路完整性的电线电缆。常用的标准试验为GB／T12666．6（等效于IEC60331-21-1999）；（3）无卤低烟电线电缆分为阻燃型和阻燃耐火型两种。阻燃型指材料不含卤素，燃烧时产生的烟尘较少并且具有阻止或延缓火焰蔓延的电线电缆。常用的标准试验有GB／T17650．2（等同于IEC60754-2）、GB／T17651．2（等同于IEC61034-2）和GB／T18380．3（等同于EC60332-3）三项。阻燃耐火型在以上的基础上还需满足保持线路完整性的要求，同时常用的标准试验增加了GB／T12666.6(等效与IE60331)；（4）矿物绝缘电缆在火焰中具有不燃和无烟 基于FDS的沙发火灾数值模拟 0 引言 随着生活条件的提高 ,装饰家具越来越多地出现在现代建筑中 ,其种类和性能也越来越复杂.室内火灾的扩大常常与可燃的装饰家具有关.导致人员死亡的火灾中有 1 /3 是装饰家具火灾[1]。统计结果表明，火灾中8 5％以上的死亡者是由于烟气的影响，其中大部分是吸人了烟尘及有毒气体昏迷后而致死的[2]。本文将以典型的sofa-Fire 算例为重点，通过全尺寸实验和数值模拟相结合的方法研究其燃烧过程的热释放速率、室内温度场分布及烟气流动,为建筑火灾防治和火灾安全设计提供参考依据。 1 FDS 简介 美国火灾研究机构也对本国的装饰家具的火灾特性进行了研究[3]。最终由NIST 开发的一种模拟程序FDS，它用数值求解方法求解一组描述热驱动的低速流动的Navier-Stokes 方程，重点计算火灾中的烟气流动和热传递过程。FDS 提供了两种数值模拟方法，即直接数值模拟（DNS：Direct Numerical Simulation）和大涡模拟（LES：Large Eddy Simulation）。 直接数值模拟是通过直接求解湍流的控制方程，对流场、温度场及浓度场的所有时间尺度和空间尺度进行精确描述，但是目前的计算条件下，只能用于对层流及较低雷诺数湍流流动的求解[4]。 一般情况下，在利用FDS 进行火灾模拟时均选用大涡模拟。它是把包括脉动在内的湍流瞬时运动通过某种滤波方法分解成大尺度量通过数值求解微分方程直接计算出来，小尺度运动对大尺度运动的影响通过建立亚格子模型来模拟。 FDS火灾动态模拟软件主要由两部分组成，分别是FDS和Smokeview部分。其中，FDS部分主要是用来完成对火灾场的创建和计算阶段。而Smokeview 部分则是对FDS计算结果的可视化，它以三维动态的形式显示火灾发生的全过程。 2 couch 场景布置 场景长2.4 米，宽1.0 米，高2.4 米。在X 轴方向上共设有24 个网格，Y 轴方向上设有10 个网格。Z 轴方向上有24 个网格。本例子中设定时间为900 秒，直到运行结束为止。屋中材料有纤维、塑料、泡沫塑料、地毯等等，在原算例中没种都设定了参数以及性质，具场景布置图。 场景布置好之后，从DOS 中启动FDS 计算，生成一系列的文件，其中包含我们所需要的结果。最后运行Smokeview 就可以形象地观察火灾发生的过程，并得到相关的平面截图。 3 模拟结果 基于FDS的室内火灾模拟研究 目录 基于FDS的室内火灾模拟研究 ........................................ 错误！未定义书签。基于FDS的室内火灾模拟研究 .. (1) 目录 (1) 1.引言 (2) 2、FDS软件概述 (2) 2.1 FDS软件介绍及发展 (3) 2.2 Pyrosim相关简介 (4) 2.3FDS特点 (4) 2.4 FDS软件操作 (5) 2.4.1 文件设置 (5) 2.4.2 操作步骤 (6) 3 室内火灾研究发展状况 (7) 3.1 国外火灾模拟研究发展状况 (7) 3.2 国内火灾模拟研究发展状况 (8) 4 FDS软件建立模型 (9) 4.1模型的建立 (9) 4.2点火器和地板 (9) 4.3热电偶的布置 (10) 5模拟结果 (10) 5.1热电偶 (11) 5.2热释热率 (13) 5.3结论 (13) 6.结束语 (14) 7 参考文献 (14) 摘要：室内装饰材料在建筑物中得到越来越广泛的运用，大多数室内装饰材料都是可燃甚至易燃材料，从而使其成为潜在火源并增加了建筑物的火灾荷载。基于大涡模拟理论的FDS模型模拟了室内火灾中的温度和热释放率，结果证明运用FDS软件模拟室内火灾是可行的。 关键词：室内火灾FDS 火灾模拟 1.引言 室内火灾是指烧损室内可燃物的现象。室内火灾如果得不到好的控制就有可能发展到某些防火分区或整个建筑火灾，随着人们生活水平的提高，各式各样的室内装饰材料如雨后春笋般出现。建筑装饰材料因其美观的效果在建筑物中得到了越来越广泛的应用。通过分析火灾过程中的重要参数，如热释放速率和室内温度，证明了用FDS对室内建筑装修材料的火灾特性的研究是很可靠的[1]。 2、FDS软件概述 近年来，受益于计算机技术的飞速发展，火灾数值模拟技术也在其原有的基础上得到了进一步提升。火灾本身是一个非常复杂的过程，根据所模拟的现象、研究层次和研究方法的区别，当前应用于火灾研究方面的数值模型主要有专家系统(Expert System)、区域模型(Zone Model)、场模型(Field Model)、网络模型(Network Model)和混合模型(Hybrid Model)L29[2]。数值模型的特点如下： 1、专家系统是一种经验模拟，常用的有美国标准与技术研究院(NlST)开发的FPETOOL模型和丹麦火灾研究所编制的ARGOS模型； 2、区域模型是一种半物理模型，相当近似和粗糙，CFAST、ASET、BR12、CCFM一VENTS、CFIRE一X和中国科学技术大学研发的FAC3等是区域模型中的佼佼者； 3、网络模型主要适用于受限空间，它只适合于将远离火场的区域作为对象，如日本的BR工、加拿大的FIRECAM、英国的BRE、美国的NlST、荷兰的TNO 等是比较典型的代表[3]； 4、场模拟可得到较详细的物理量时空分布，能精细体现火灾现象，通用的 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/2e7711090.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。 安全科学技术《安全》2011年第8期 火灾动力学模型FD S(Fi r e D ynam i cs Si m ul at or)是火灾科学研究中常用的一种场模拟软件，主要应用在探测器、水喷淋和烟控系统动作情况的研究领域，能够再现各类民用以及工业建筑的火灾场景。随着FDS软件的不断发展，已经被用来解决消防工程上的实际火灾问题，为研究火灾动力学和燃烧过程基本原理提供了有力工具，在建筑消防安全评估领域，做为建筑性能化消防安全评估的重要工具，目前已广泛应用于民用建筑、工业火灾的模拟。其计算结果能否有效应用在消防安全工程领域以解决实际消防安全问题，取决于计算结果的精度。 1FDS火灾模拟的基本理论 FDS软件主要包括流体力学模型和燃烧模型，模型以网格作为最小计算单位，网格的划分直接关系到计算结果的误差，甚至影响到计算结果的正确性。因此，充分认识FDS中的网格划分问题是正确使用软件的基础。良好的网格划分能得到较精确的计算结果，而如何实现“好”的划分则并非易事。理论上 讲，网格划分越细，计算结果越精确，而一个火灾场景通常有数十万甚至数百万的网格，以及成千上万个时间步。因此，考虑到计算机的性能和对计算时间的控制，这种理论方法实践起来非常困难，只能在模型精度和计算机性能之间取平衡点，在合理的计算时间内得到合理的计算结果。 本文通过对一室内火灾在不同网格设置下进行FDS模拟，比较不同网格尺寸对计算结果的影响。 2火灾场景设置 2.1建筑的基本概况 模拟计算区域是一个4m×5.6m×3.6m （x×y×z）的办公室，带一4m×1.6m走廊，走廊两端敞开，中间开一窗户。室内主要可燃物为办公家具、书籍、纸张、电脑等，设计火灾规模为1.5M W，火源位置如图1所示。为保证燃烧所需氧气，在区域左侧开启一扇0.9m×2.0m的门，房间窗户关闭。 模拟计算时采用了以下模拟初始条件： ()气象条件：室内外空气初始温度设为℃， 网格划分对FD S火灾 模拟结果的影响分析 周庆 湖南公安消防总队科技处 【摘要】通过运用FD S分别在5种不同网格尺寸下对一办公室火灾进行数值模拟研究，通过对不同网格尺寸划分下所布测点温度及切片温度比较，探讨了不同网格划分对室内火灾模拟结果的影响。结果表明：网格尺寸对模拟结果的影响随着测试点与火源距离的增大而减小，网格尺寸缩小4倍，测量精度可提高近5%。 【关键词】FD S；消防安全；网格划分；室内火灾；切片 120 8 fds：住宅火灾模拟样本代码 &HEAD CHID='Building_A',TITLE='Residential fire A' / &PDIM XBAR0=4.9, XBAR=5.3,YBAR0=4.9,YBAR=5.3,ZBAR0=1.3,ZBAR=1.7 / &GRID IBAR=4,JBAR=4,KBAR=4 / &PDIM XBAR0=0.0, XBAR=10.0,YBAR0=0.0,YBAR=10.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=3.0 / &GRID IBAR=64,JBAR=64,KBAR=10 / &TIME TWFIN=60.00 / &SURF ID='BLOW' ,VEL=-1.0, TMPWAL=30.0, / WIND VELOCITY 1.0m/s &MISC SURF_DEFAULT='CONCRETE' / DATABASE_DIRECTORY='c:\nist\fds\database4\database4.data / &SURF ID='CONCRETE' / &REAC ID='WOOD' FYI='Ritchie, et al., 5th IAFSS, C_3.4 H_6.2 O_2.5' SOOT_YIELD = 0.01 NU_O2 = 3.7 NU_CO2 = 3.4 NU_H2O = 3.1 MW_FUEL = 87. EPUMO2 = 11020. / &REAC ID='POLYURETHANE' FYI='C_6.3 H_7.1 N O_2.1, NFPA Handbook, Babrauskas' SOOT_YIELD = 0.10 MW_FUEL = 130.3 FUEL_N2 = 0.5 NU_CO2 = 6.3 NU_H2O = 3.55 NU_O2 = 7.025 / &SURF ID='GROUND',RGB=0.4,0.4,0.4 / &SURF ID='Roof',RGB=0.8,0.8,0.8 / &SURF ID='burner',HRRPUA=250, TAU_Q=-750. /火灾数值模拟研究FDS开题报告
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fds：-住宅火灾模拟样本代码