FDS火灾模拟与应用_薛伟
FDS课程PPT20
其他CFD软件如Fluent、CFX等也可用于火灾模拟。与FDS相比，这些软件在通用性、计算效 率和精度等方面各有特点，但针对火灾模拟的专用性可能不如FDS。
03
FDS在火灾科学中应用
火灾科学概述
01
02
03
火灾科学定义
研究火灾发生、发展、蔓 延及防控的综合性学科。
火灾科学重要性
案例三
某大型商场火灾预防与应急疏散设 计。结合FDS模拟结果，制定商场 火灾预防措施和应急疏散方案，确 保人员安全。
05
FDS在环境保护中应用
环境保护概述
环境保护的重要性
随着工业化和城市化的发 展，环境问题日益严重， 环境保护已成为全球关注 的焦点。
环境保护的目标
通过采取各种措施，保护 自然环境和生态系统，防 止环境污染和生态破坏， 促进可持续发展。
FDS与其他方法比较
与区域模拟方法比较
区域模拟方法将空间划分为若干个控制体，通过求解控制体之间的质量、能量和动量守恒方 程来模拟火灾发展过程。与FDS相比，区域模拟方法计算量较小，但精度相对较低。
与经验公式比较
经验公式是基于实验数据或经验总结得出的简化计算方法。与FDS相比，经验公式计算简便 快速，但适用范围有限且精度不高。
FDS课程作为火灾科学领域的一门重要课程，对于培养专业的火灾安全 人才具有重要意义。通过本课程的学习，学生可以掌握火灾数值模拟方 法和技术，为未来的职业发展打下坚实基础。
02
FDS基本原理与方法
FDS基本原理
火灾动力学基础
FDS基于计算流体动力学（CFD）理论，通过数值求解 Navier-Stokes方程组和能量方程，模拟火灾烟气和热量 的传输过程。
FDS模拟火灾的实验研究
科学技术2010．7 75FDS 模拟火灾的实验研究于慧鸣鞍山市消防支队 辽宁 鞍山 114000【摘 要】本文使用FDS 火灾模型模拟火灾，分析建筑内发生火灾时，可燃物的数量对于烟气层高度、温度和能见距离的影响情况，得出危险指标与各影响因素之间的关系。
【关键词】烟气层高度 能见距离 FDS 火灾模型一、绪论由于当烟气层高于人眼特征高度（人眼的特征高度通常为1.3～1.8 m，我们取1.5 m），烟气层温度达到180 ℃时，则其产生的热辐射就会对人体造成不可恢复的烧伤；当烟气层高度低于人眼特征高度，烟气层温度达到115 ℃时，就会对人体构成危险。
本文使用FDS 火灾模型模拟火灾，分析建筑内发生火灾时，可燃物的种类和数量等因素对于烟气层高度、温度和能见距离的影响，得出危险指标与各影响因素之间的关系。
二、利用FDS 模拟火灾1、FDS 火灾模型简介FDS 火灾模型包括两大部分。
第一部分简称FDS4，是求解微分方程的主程序，需要用户创建文本来描述火灾场景；第二部分称SMOKEVIEW，可以直观的查看计算结果。
FDS 的输入文件分成三部分：第一部分为几何参数和网格的设置；第二部分为有关燃烧过程的设置，如燃烧时间、火源功率、通风口的设置等；第三部分为输出数据的设置，如某点或某个面上的温度、密度、混合组分在火灾过程中随时间的变化情况等。
2、FDS 模拟火灾 （1）参数设定为了准确地求解火灾的相关问题，设置基本参数如下：①设置烟的减光系数与能见距离之积C=1（系统默认值为3）。
对于发光物质来说C=8，对于反光物质来说C=3，但在性能化评估中为保守起见通常取C=1，因此，本文取C=1。
②室内温度为20 ℃；（2）火灾模拟图2.1 模拟火灾基本模型如图2.1所示模拟火灾的基本模型，建立两间尺寸均为4.0 m×4.0 m×4.0 m 房间，本文以房间1作为分析对象，设置床为火源且热释放速率稳定。
关于fds的学习交流
通过实践操作和案例分析，深入了解FDS在实际应用中的效果和优 势。
如何参与FDS的开源社区和贡献自己的力量
参与开源项目
积极参与FDS的开源项目，贡 献自己的代码、测试用例或文 档，为社区的发展做出贡献。
参与社区讨论和活动
加入FDS的社区论坛或参加线 下活动，与其他用户和开发者
交流心得，分享经验。
FDS的性能优化
索引优化
通过合理使用索引，可以提高 FDS数据库的查询速度和数据检
索效率。
查询优化
通过优化查询语句，减少不必要的 计算和数据检索，可以显著提高 FDS的性能。
缓存技术
利用缓存技术可以减少对数据库的 访问次数，提高FDS的性能和响应 速度。
FDS的安全性和可靠性
数据安全性
01
FDS采用多种安全措施来保护数据的安全性，包括用户认证、
FDS的数据类型和操作符
总结词
了解FDS的数据类型和操作符有助于更有效地使用FDS。
详细描述
FDS定义了一些数据类型，如off_t、size_t等，用于表示文件偏移量和字节大小。此外，FDS还定义了 一些操作符，如seek()、read()、write()等，用于执行文件和套接字的操作。这些操作符的使用方式 取决于具体的操作和数据类型。
• 定期备份代码和模型，使用版本控制工具（如Git）管理代码变更，避免数据丢失 或混乱。
FDS在实际项目中的应用案例
案例1：建筑火灾模拟 • 使用FDS模拟某高层建筑的火灾蔓
延情况，为灭火方案提供决策支持。 案例2：工业安全评估
• 对某化工厂的工艺流程进行安全评 估，利用FDS模拟潜在的火灾、爆 炸等事故场景。 案例3：交通规划优化
FDS入门教程范文
FDS入门教程范文FDS（Fire Dynamics Simulator）是一种用于模拟火灾动力学的计算机模拟软件。
它可以模拟火灾的发展过程，包括火源的燃烧、火势的扩展、热量的传递等。
本文将介绍FDS的入门教程。
二、运行FDS安装完成后，可以开始运行FDS。
首先，打开FDS软件，并选择一个工作目录。
工作目录用于存放输入文件和输出结果。
创建完输入文件后，保存文件并返回到FDS软件界面。
在软件界面中，点击“计算”按钮开始计算火灾场景。
软件将根据输入文件的内容进行模拟，并生成相应的输出结果。
三、分析输出结果计算完成后，可以查看输出结果。
FDS生成的输出结果包括火势的热图、烟气浓度图、温度分布图等。
可以通过软件提供的图形用户界面来查看结果，并进行一些分析和后处理。
热图用不同颜色表示火势的强度，红色表示高温和强火势，蓝色表示低温和弱火势。
烟气浓度图显示了烟气在场景中的分布情况，可以帮助评估火灾对人员的危害程度。
温度分布图显示了场景中不同位置的温度分布情况，可以帮助评估火灾的热量传递和燃烧情况。
四、优化和改进模型根据输出结果，可以进行一些优化和改进。
例如，如果发现烟气浓度过高，可以调整通风系统或增加安全出口来改善室内环境。
另外，还可以尝试使用不同的燃料类型或调整燃烧速率，以改变火势的扩展速度和强度。
此外，还可以对模型进行参数敏感性分析和验证。
参数敏感性分析可以帮助确定哪些参数对结果影响最大，以便优化模型和计算效率。
验证可以与实际火灾场景进行比较，以评估模型的准确性和可靠性。
总结。
火灾动态模拟器FDS软件介绍
摘要:火灾动态模拟器FDS软件介绍FDS (FireDynamicsSimulator)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 (FireDynamicsSimulator)是美国国家标准研究所(NIST：NationallnstituteofStandardsand 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。
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5.2o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。
FDS全面课件FDS软件的使用特制材料
contents •FDS软件概述•FDS软件安装与配置•FDS软件基本操作•FDS软件高级功能•FDS软件在特制材料中的应用•FDS软件使用技巧与注意事项目录该软件基于计算流体动力学（CFD ）和火灾科学理论，用于模拟火灾的发展和烟气运动过程。
FDS广泛应用于建筑火灾安全评估、火灾研究、应急疏散演练等领域。
FDS（Fire Dynamics Simulator）是一款由美国国家标准技术研究所（NIST）开发的开源火灾模拟软件。
火灾场景建模FDS支持创建复杂的建筑和火灾场景，包括房间、走廊、楼梯、门窗等元素的建模。
火灾模拟FDS能够模拟火灾的发展过程，包括火势蔓延、热量传递、烟气生成和扩散等。
数据输出与分析FDS提供丰富的数据输出选项，如温度、速度、浓度等参数的时空分布，以便进行后续的数据分析和可视化。
01020304开源免费高精度模拟灵活性可扩展性获取FDS软件安装包01安装前准备02执行安装程序03安装完成后，启动FDS 软件，进入软件界面。
选择或创建一个用于存储FDS模拟文件和结果的工作目录。
根据实际需求，设置模拟的时间步长、网格大小、边界条件等参数。
导入或创建需要模拟的建筑物或场景的模型文件。
启动FDS软件设置工作目录配置模拟参数加载模型安装失败无法启动模拟结果不准确软件崩溃或无响应常见问题及解决方法界面介绍主界面菜单栏工具栏状态栏模型视图区属性栏新建创建一个新的FDS模型文件。
打开打开一个已存在的FDS模型文件。
保存保存当前FDS模型文件。
打印撤销重做剪切复制粘贴删除提供新建、打开、保存、另存为、关闭和退出等文件操作命令。
文件菜单提供撤销、重做、剪切、复制、粘贴和删除等编辑命令。
编辑菜单提供缩放、旋转、平移和视图重置等视图操作命令。
视图菜单提供层叠窗口、水平平铺和垂直平铺等窗口管理命令。
窗口菜单提供测量距离、角度和面积等工具命令。
工具菜单提供软件帮助文档和在线支持等帮助命令。
帮助菜单用户界面定制快捷键设置插件开发030201自定义功能宏命令使用宏命令创建宏命令编辑宏命令调用脚本编写与调试脚本编辑器脚本语言支持提供专门的脚本编辑器，具有语法高亮、自动补全等功能，提高编写效率。
FDS
FDS假设： ✓低速流动：小于0.3马赫 ✓矩形网格 ✓指定热释放速率：此时计算精度80%~90% ✓燃烧模型：混合分数模型，适合于燃料控制型火灾，
通风控制型火灾计算精度不高 ✓辐射模型：有限容积法求解辐射方程RTE，远距离辐
射计算精度较差
FDS
FDS输出： 全局参数：热释放速率、喷头及探测器的启动时间、 通过开口和固体的质量流及能量流 气体参数：温度、速度、浓度、燃烧产物浓度、能见 度、气压、单位体积的热释放速率、单位体积的水滴 质量。 固体参数：温度、热流量、燃烧率、单位面积的水滴 质量
FDS
7、MULT 命令：重复创建物体 （1）DX、DY、DZ参数 分别表示X、Y、Z轴的偏移量 （2）N_LOWER、N_UPPER参数 重复创建物体的个数
注：需和OBST配合使用。
FDS
&MULT ID=‘stair’,DX=0.1,DZ=0.1 N_LOWER=0 N_UPPER=15/
&OBST XB=1.0,1.1,1,2,0.0,0.1 MULT_ID='stair‘ COLOR='BLUE'/
1400 1200 1000
800 600 400 200
0
0
1
2
3
4
5
1200 1000 800 600 400 200
0
0
设置值：1MW 开 窗：0.2m*m
30
60
90 120 150
FDS
FDS
释热速率/KW
变化热释放速率的设置
1200 1000 800 600 400 200
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 时间/S
基于FDS的快捷酒店房间火灾数值模拟
据模拟试验验所得结果和数据 ， 分析了快捷酒店发 生火灾时烟气运动 、 温度分布和能见度的变化规律。
图１ 快捷 酒店 房 间 Ｆ Ｄ Ｓ模 型 １ Ｆ Ｄ Ｓ建模
Ｙ ＝１ ． ４ ５ ｍ， Ｚ＝ ２ ． ３ ｍ， 走道 内感 烟探 测器 位置 为
＝
假设 某快 捷酒 店房 间标准 尺寸 为 ４ ． ８ ｍ× ３ ｍ× ２ ． ３ ｍ， 最 小 网格 为 ０ ． １× ０ ． １×０ ． ０ ８ ， 网 格 数 量 为
全 与环 境 工 程 ， ２ ０ ０ ９ ， １ ６（ ５ ） ： ８ ５— ８ ８ ．
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４一Ｏ １— ０ ６
作者简介： 单桂薇 （ １ ９ ７ ３ 一
・
） ， 女， 辽 宁大连人 ， 工程师 ； 葛政 （ １ ９ ８ ０ 一
） ， 男， 河北保定人 ， 助理工程师。
６ ２・
单桂 薇 ， 等： 基于 Ｆ Ｄ Ｓ的快捷酒店房间火灾数值模拟
示） 。在近 ２ ０ Ｓ 时间内， 火 焰 突然 变 得 剧 烈 ， 几乎 形 成轰 燃 。 由模 拟计算 得 出 ， 窗 户 和 门打 开后 ， 空气 自
假设 窗 口向 内吹 自然 风 ， 风速 为 ０ ． ５ ｍ・ Ｓ ～， 房
间墙壁设置为 ０ １ ｍ厚度混凝土 ， 房间内床头柜 、 桌 子设置为黄松木 ， 房间内两张单人床设置材料按 ０ ． ２ ｍ厚泡沫设计计算 ， 在房间 内屋顶 和室外走道设置
感烟 探测 器 ， 房 间 内感 烟探 测器位 置为 Ｘ ＝ ４ ． ５ ｍ，
试验所得 结果和数据 ， 分析 了快捷 酒店发 生火灾时烟 气运动 、 温度分布和能见度 的变化规律 。
关键词 ： 快捷 酒店 ； 房 间火 灾 ； Ｆ Ｄ Ｓ ； 模 拟 试 验