基于软件SMARTFIRE下的火灾模拟研究
火灾模拟软件发展现状分析报告
火灾模拟软件发展现状分析报告现代科技的发展给我们的生活带来了许多便利，同时也给人们的安全带来了一系列挑战。
火灾作为一种常见的灾害，威胁着人们的生命和财产安全。
为了更好地防范和应对火灾风险，火灾模拟软件逐渐应用于工程设计、建筑规划以及消防管理等领域，并取得了显著成效。
一、火灾模拟软件的定义与作用火灾模拟软件是基于数学物理原理和计算机技术开发而成，能够模拟火灾起源、传播过程以及热辐射等相关情况。
其主要作用有三个方面：1. 火灾预测与分析利用火灾模拟软件可以对各类场景下的火灾进行预测和分析。
通过输入不同参数，如建筑结构、材料特性、火势大小等信息，软件可以模拟出火源位置、燃烧速率以及释放出的热量等关键指标，并生成相应的图表和曲线，从而洞察不同条件下可能发生的火灾状况。
这为消防部门提供了科学、客观的依据，以制定针对性的消防管理和应对策略。
2. 火灾风险评估火灾模拟软件还可以根据不同场景下可能发生的火灾情形，进行火灾风险评估。
通过计算建筑物内部热释放率、逃生通道的安全性等指标，软件可以生成综合的火灾风险评价报告。
这有助于相关单位识别潜在的火灾隐患，并采取相应的预防措施，提高建筑物和人员的安全性。
3. 消防设施优化设计在工程设计和建筑规划过程中，火灾模拟软件也扮演着重要的角色。
它可以为消防设施的优化设计提供科学依据。
通过模拟计算，软件可以分析出最佳的喷淋系统布设方案、疏散通道设置方案等，并进一步优化设计方案。
这有助于减少消防工程投资成本、提高消防设备利用率，并确保紧急情况下人员能够快速有效地疏散。
二、火灾模拟软件发展现状1. 技术趋势随着计算机技术和仿真技术的不断发展，火灾模拟软件正逐渐实现更高效、精确的模拟计算能力。
传统的二维火源扩散模型已经逐渐被三维模型所取代，这大大提高了火灾模拟的准确性。
此外，基于多物理场耦合模拟等新技术也被引入，进一步提升了火灾模拟软件的功能。
2. 市场需求随着注重安全意识的不断增强，对火灾防控的需求也越来越迫切。
火灾模拟软件发展现状调查报告
火灾模拟软件发展现状调查报告概述：随着人们对消防安全的重视程度日益提高，火灾模拟软件在预防和处理火灾事件中扮演着越来越重要的角色。
本调查报告将就火灾模拟软件的发展现状进行深入分析，并探讨其目前面临的挑战和未来的发展方向。
一、市场需求与背景1. 消防安全形势紧迫近年来，因火灾事故造成的财产损失和人员伤亡不断增加，这促使了社会对于消防安全问题的高度关注。
借助虚拟实境技术和仿真模型，火灾模拟软件可以为各种场景下的消防演练提供支持，提高人们应对突发事件的能力。
2. 市场需求日益增长政府机构、企事业单位以及学校等机构都对大规模或复杂场所内部消防系统的设计优化、建筑物疏散方案以及职工员工培训有不同程度的需求。
鉴于此，对于精确而可靠的火灾模拟软件的需求也日益增长。
二、火灾模拟软件的发展现状1. 技术水平不断提升随着计算机科学、工程技术和大数据分析等领域的快速发展，火灾模拟软件得以迅速提升其仿真能力。
通过多元化模型和优化算法，这些软件可以准确地预测火势蔓延路径、建筑物疏散时间等关键参数，为消防人员制定应对策略提供重要参考。
2. 软件功能逐步完善近年来，火灾模拟软件在功能上不断创新和丰富。
除了基本的火势蔓延和人员疏散预测外，如今的软件还能够模拟复杂火场环境下的可燃物传播、建筑结构受损情况以及消防装备使用效果等多种因素，实现更加全面的消防演练。
3. 应用范围不断扩大火灾模拟软件的应用范围正在不断扩大，已经涵盖了建筑设计、城市规划、安全培训等众多领域。
例如，在高层建筑规划中可以使用火灾模拟软件评估建筑火灾风险；在工厂和车间设计中，可以优化安全出口位置和逃生通道的布置。
三、挑战与发展方向1. 数据质量和准确性目前，火灾模拟软件面临的主要挑战之一是数据质量和准确性。
无论是建筑物参数的获取还是实验数据的准备，都需要大量耗费时间和精力。
因此，在未来的发展中应注重提高数据采集技术和标准化，并加强相关实验研究以提升软件预测结果的可信度。
火灾模拟软件在建筑消防安全设计中的应用进展
1960年代：火灾 模拟软件的雏形 开始出现
1970年代：火灾 模拟软件逐渐成 熟，开始应用于 建筑消防安全设 计
1980年代：火灾 模拟软件得到广 泛应用，成为建 筑消防安全设计 的重要工具
1990年代：火灾 模拟软件开始向 三维方向发展， 提高了模拟的准 确性和实用性
早期火灾模拟软件：基于物理模 型的模拟
现代火灾模拟软件：引入人工智 能和机器学习技术
发展趋势：更高精度、更快速度、 更强适应性
应用领域：建筑设计、消防工程、 应急管理等
FDS（Fire Dynamics Simulator）：美国国家标准与技术研究院开发的火 灾模拟软件，主要用于预测火灾蔓延和烟气扩散。
ANSYS FLUENT：美国ANSYS公司开发的流体动力学模拟软件，可以模拟 火灾中的流体流动和热传递。
汇报人：XXX
火灾模拟软件的发展历程 火灾模拟软件的功能特点 火灾模拟软件在建筑消防安全设计中的应用案例 火灾模拟软件对提高建筑消防安全设计的科学性和有效性的影响
火灾动力学模型：描述火灾发展过程的数学模型 火灾传播速度：影响火灾蔓延的关键因素 火灾温度：影响火灾燃烧速度和火场环境的重要因素 火灾烟气：影响人员疏散和消防救援的重要因素 火灾模拟软件的技术原理：基于火灾动力学原理，模拟火灾发展过程，预测火灾风险和影响范围。
SMARTFIRE：英国BRE公司开发的火灾模拟软件，主要用于预测建筑火灾中 的人员疏散和火灾蔓延。
PHOENICS：英国CHAM公司开发的流体动力学模拟软件，可以模拟火灾中 的流体流动和热传递。
技术进步：火灾模拟软件将更加智能化、精细化，能够更准确地模拟火 灾场景
应用领域拓展：火灾模拟软件将在更多领域得到应用，如城市规划、应 急管理等
基于虚拟现实的火灾模拟研究
基于虚拟现实的火灾模拟研究在过去的几年中，虚拟现实技术得到越来越多的应用，其中一项十分重要的应用是用于火灾模拟研究。
虚拟现实技术在火灾模拟方面的应用，使得消防员能够在更真实的环境中接受培训，从而提高反应速度和扑救能力。
本文将会简要介绍虚拟现实技术在火灾模拟方面的应用，并探讨这种技术将如何推动未来的研究和常规救援工作。
虚拟现实技术在火灾模拟方面的应用虚拟现实技术允许用户进入一个完全虚拟的环境，并提供一种可以直接交互的人机界面。
火灾模拟方面的虚拟现实应用允许消防员在模拟场景中进行模拟扑救，模拟中可能包括各种难以预测的情况，消防员能够进行实时的决策，其反应速度和应对能力更能在这种情况下进行训练。
虚拟现实技术还可以模拟火灾后期的灰尘、烟雾和残留物等，使训练情景更加真实。
消防员在模拟场景中可以实现可以佩戴空气呼吸器，缩短了从现场训练的间隔时间，并且听从教练的指挥、学习专家的操作技巧。
虚拟现实技术带来的益处虚拟现实技术带来了许多益处，这些益处可以得到许多人的认同。
虚拟现实技术在火灾模拟方面的使用，使得消防员能够在安全的实验环境中训练，提高反应速度和扑灭能力。
这种技术还可以为火灾和房屋倒塌等紧急情况下的救援工作提供更好的培训和实践场地。
虚拟现实技术使得消防员能够更好地理解火灾现场的情况，通过虚拟环境中实际的情境让他们更易于学习，更加快速地掌握实质性的操作技巧。
这些因素不仅可以保护消防员的生命安全，还可以改善火灾的扑救效果、减轻火官成本、增加抢修效率，提高对患难群众的救助速度。
虚拟现实技术对未来的影响虚拟现实技术将对未来的研究和常规救援工作产生很大的影响。
随着技术的不断发展和进步，虚拟现实技术可以构建更加完善的场景，更好的帮助消防员进行培训。
此外，虚拟现实技术可以被用作灾难情况的预测和预警，帮助愿意贡献解决方案的消防指挥官或其它民间社会慈善机构及救援人员做到实际在现场运用操作时的最佳状态，帮助消防员更早地做出正确的决策。
疏散、排烟及火灾风险模拟软件
目前国际上较为流行的常用疏散摹拟软件一览表目前国内性能化防火设计项目中采用较多的疏散模型工具有 SIMULEX 、STEPS 、 BuildingEXODUS ，以及日本避难安全检证法提供的水力模型等，下面简要对其进行介绍。
SIMULEX 软件是由苏格兰集成环境解决有限公司 (Integrated Environmental Solu-tions Ltd ) 的 Peter Thompson 博士开辟，用来摹拟大量人员在多层建造物中的疏散。
可以运行于任何32 位微软操作系统的基于 intel 的 PC (win95/98/ME/2000)，采用 C++语言编制。
STEPS (Simulation of Transient Evacuation and Pedestrian Movements ，瞬态疏散和步行 者挪移摹拟)是一个三维疏散软件，由 Mott MacDonald 设计。
办公区、体育场馆、购物中 心和地铁车站都是可以作为事例的地方， 这些地方要求确保在正常情况下的简单运输， 而在应用特征合用于单一出口的多层建造物， 可应用于调查建造 物避难上的相对复杂性问题用来摹拟大量人员的挪移(上限至 700 人)的摹拟， 人员由区域挪移至最近出口的方法是应用最短路径 演算法摹拟大量旅客挪移(上限至30000 人)的摹拟，以 用来设计航站大厦内的旅客容量与流量针对住宅避难者设计， 摹拟人在火灾中所做的决定 和不连续行动的状态以不连续性事件来摹拟高层建造物火灾的避难模 式，可摹拟大量人员情况，仍考虑人的行为特征 摹拟行动的结果成功与否， 检验完成行动所需的时 间用库仑定律的磁场来代表避难空间， 个体人依据磁 场强弱来选择出口和逃生路径看重个体空间、碰撞角度及避难时间等生理行为，同时考虑个人在其他避难者、 环境影响下的心理反应利用图解的界面工具， 来摹拟避难时认知过程的一 种随机模式可在个人电脑或者工作站系统中运行， 用来摹拟大型 空间内大量人员避难的软件。
基于火灾模拟的灭火方案优化研究
基于火灾模拟的灭火方案优化研究研究问题及背景火灾是一种常见的突发灾害，对人们的生命财产安全造成了巨大的威胁。
灭火方案的优化研究对于提高灭火效率、降低火灾发生后的损失具有重要的意义。
然而，传统的灭火方案常常存在诸多问题，如缺乏科学性、效率低下等。
因此，基于火灾模拟的灭火方案优化研究成为当前研究的热点。
研究方案方法本研究主要基于火灾模拟技术，结合现有的灭火理论和实践经验，探索优化灭火方案的有效途径。
具体方法如下：1.收集与火灾模拟相关的数据和信息：包括火灾现场结构、燃烧物质特性、火灾发展过程等。
2.建立火灾模拟数学模型：基于火灾动力学和热传导理论，建立火灾模拟的数学模型。
考虑到燃烧物质特性、热传导条件、气象因素等多种因素。
3.开展火灾模拟仿真实验：利用计算机技术，输入火灾模拟数学模型，对不同情景下的火灾进行三维仿真模拟。
包括火焰扩散、温度分布、烟气蔓延等。
4.优化灭火方案的设计：基于火灾模拟结果，通过改变灭火方案的关键参数，比如灭火剂的种类、喷射方式、喷射时间等，来探索最优的灭火方案。
数据分析和结果呈现通过火灾模拟的数据收集和仿真实验，我们可以得到包括火源位置、燃烧物质特性、火灾发展速度等数据。
然后，我们将通过对这些数据的分析，得出不同灭火方案的效果评估结果。
具体的数据分析方法包括统计分析、数学模型拟合等。
在结果呈现方面，我们将通过图表、表格等形式展示不同灭火方案的效果对比，分析各个参数的变化对结果的影响。
结论与讨论基于火灾模拟的灭火方案优化研究，我们可以得出以下结论：1.通过模拟实验，我们可以观察到不同灭火方案的效果差异。
比如，采用特定喷射方式的灭火剂可以更好地控制火焰的扩散，减少烟气蔓延的风险。
2.优化灭火方案时，关键参数的变化会对灭火效果产生明显的影响。
因此，对灭火剂的选择、喷射方式的确定等参数的优化非常重要。
3.通过火灾模拟的灭火方案优化研究，我们可以提高灭火工作的科学性和效率，降低灭火过程中的风险。
火灾预测与智能灭火系统的设计与研究
火灾预测与智能灭火系统的设计与研究随着城市化的不断发展和人口持续增加，火灾安全成为一项非常重要的议题。
火灾带来的巨大损失不仅仅是财产上的损失，更是对人们生命安全的威胁。
因此，火灾预测与智能灭火系统的设计与研究变得尤为重要。
本文将探讨火灾预测与智能灭火系统的设计与研究的相关内容，并对其未来发展进行展望。
火灾预测是指通过对火灾的可能发生和演化进行准确预测和预警，以及火灾的监测和控制。
传统的火灾预测主要依赖人工巡检和传感器监测，但这种方式存在诸多不足，如效率低、判断不准确等。
因此，开发智能化的火灾预测系统势在必行。
智能化的火灾预测系统主要基于传感器技术、无线通信技术和数据分析技术。
首先，通过在建筑物中部署各类传感器，如烟雾传感器、温度传感器以及气体传感器等，可以实时监测室内外的火灾危险因素。
其次，将传感器获取的数据通过无线通信技术传输到中心控制系统，进行火灾预测与分析。
最后，通过数据分析和算法模型，实现对火灾风险的预测和预警。
智能化火灾预测系统的关键在于数据分析和算法模型的应用。
数据分析技术可以对海量的传感器数据进行处理和分析，识别出潜在的火灾危险因素。
同时，结合机器学习和人工智能算法，可以建立火灾预测模型，准确预测火灾的发生概率和发展趋势。
这样，在火灾发生前，系统会自动发出警报，并将信息传递给消防部门和居民，提前采取应急措施，从而减少火灾造成的损失。
除了火灾预测，智能灭火系统也是火灾安全中至关重要的一环。
传统的灭火系统主要通过人工控制或者定时喷水等方式进行灭火，但这种方式效率低、反应慢，无法及时有效地抑制火势。
因此，设计和研究智能灭火系统具有重要意义。
智能灭火系统主要基于先进的传感器技术和控制算法，能够实时监测火势和环境信息，并自动触发灭火设备进行灭火。
传感器可以检测火焰、温度和烟雾等火灾迹象，并将信息传输到中心控制系统。
中心控制系统根据接收到的信息，判断火势的大小和危险程度，并自动控制灭火设备进行灭火，如自动喷水、喷雾或干粉灭火等。
基于虚拟现实平台的火灾场景计算与仿真研究的开题报告
基于虚拟现实平台的火灾场景计算与仿真研究的开
题报告
一、研究背景与意义
火灾是一种常见的灾害类型，也是造成人员伤亡和财产损失的主要原因之一。
如何提高火灾发生时人员逃生的效率，减少火灾对人员和财产的影响，一直是世界各国关注的焦点。
虚拟现实技术作为一种新兴的技术手段，可以提供较真实的火灾场景，帮助人们有效地进行火灾场景的计算和仿真，从而提高火灾防治的能力和水平。
二、研究内容和目标
基于虚拟现实平台，本研究将完善火灾场景的计算和仿真模型，实现火灾场景的真实模拟，并探究火灾场景模拟的可操作性和真实性，指导实际消防工作。
三、研究方法和步骤
1、搜集火灾场景数据；
2、分析火灾场景属性并建立虚拟现实模型；
3、利用计算机模拟火灾场景；
4、对模拟结果进行分析和验证。
四、研究计划和进度
第一年：搜集火灾场景数据，并建立虚拟现实模型；
第二年：利用计算机模拟火灾场景，并对模拟结果进行初步验证；
第三年：对模拟结果进行深入分析和验证。
五、预期成果和效果
1、建立基于虚拟现实平台的火灾场景计算和仿真模型；
2、探究火灾场景模拟的可操作性和真实性；
3、提高火灾防治的能力和水平，减少火灾对人员和财产的影响。
基于软件SMARTFIRE下的火灾模拟研究
关 键 词 ： 灾 ； 值 模 拟 ；计 算 流 体 力 学 ；网格 火 数
中 图分 类 号 ： ＴＫ１ １ Ｘ９ ４ ２ ， ２ 文 献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ９ ０ ９ ２ ０ ） ６ ７ ９ Ｏ １ ０ —０ ２ （ ０ ６ ０ —０ ２ 一 ４
维普资讯
消 理论研究 防
基 于软件 Ｓ ＭＡＲ Ｆ ＲＥ下 的火灾模 拟研究 Ｔ Ｉ
张 建 文 周 ， 银
（ ． 京化 工大 学 经济 管理 学 院 ， １北 北京 １ ０ ２ ；２ 北 京理 工大 学 ， ０ ０９ ． 北京 １ ０ ８ ； ０ ０ １ ３ 成都 市 消 防支队 ， ． 四川 成 都 ６ ０ ０ ） １ ０ ０
专家系统， 它是 已有 的各 种 经验 公 式 与 计算 机 相结 合
的产物 ； 是半 经验 半理论 的模 拟 ， 二 是经 验 公式 与体 现
图 ｌ 软 件 的 主 要功 能 与 结构
基本 规 律 的方程 的有 机结 合 ， 于结 合 程度 和方 式 的 鉴
差异， 这种模 拟 不 存 在一 种 规 范 的格 式 ； 是 场模 拟 。 三 在 实 际 的火灾 中 ， 个参 数 （ 多 如流 速 、 度 、 气 含量 、 温 烟 热 流强度 等 ） 随着 位置 和时 间而 变化 。因此 ， 准确 描 为 述 火灾 过 程 ， 要 了解 参 数 的 空 间分 布 （ 度 场 、 度 需 速 温 场 和浓度 场等 ） 其 随时 间的变 化 。 者 以某地 铁典 型 及 笔 双 层岛式 站 台为例 建立 了模 型 ， 用 Ｓ 应 ＭＡＲ Ｉ ＴＦ ＲＥ软 件 对其进 行火 灾模 拟研 究 。
火灾模拟软件发展现状研究报告
火灾模拟软件发展现状研究报告1. 引言- 描述火灾模拟软件的重要性和应用范围- 引入本篇报告的目的和结构2. 火灾模拟软件概述- 简要介绍火灾模拟软件的定义和功能- 解释其在建筑设计、消防规划以及紧急情况下的应对等方面的作用3. 火灾模拟软件发展历程3.1 起步阶段- 阐述早期火灾模拟软件面临的挑战与限制- 提到第一款商用火灾模拟软件FDS（Fire Dynamics Simulator）的问世及其贡献3.2 技术突破与改进- 针对早期版本存在的问题，说明后续版本在数值方法、仿真精度等方面所做的改进- 讨论新技术如多物理耦合、人员行为建模等对火灾模拟软件功能提升带来的影响4. 当前市场主流火灾模拟软件分析4.1 FDS：全球应用最广泛的开源软件之一- 介绍FDS的特点、功能和应用范围- 引证一些案例，从不同角度展示该软件的成功应用4.2 Pyrosim：商用火灾模拟软件中的佼佼者- 分析Pyrosim在仿真精度、用户友好性等方面的优势- 比较Pyrosim与其他商用软件在市场竞争中的地位5. 火灾模拟软件的未来趋势5.1 智能化与自动化发展方向- 探讨智能算法和机器学习技术在火灾模拟软件中的潜在应用价值- 强调自动化改进对提高软件效率和准确性的重要性5.2 跨领域合作推动创新- 提倡消防安全部门、建筑设计师和硬件厂商之间加强合作，共同推进火灾模拟软件技术创新- 引用国际标准组织、行业协会对跨领域合作所提出的指导意见6. 结论- 总结火灾模拟软件发展现状及趋势- 强调其在预防火灾、保障人身安全以及建筑设计等领域的重要性- 指出继续投入研发和创新对未来火灾模拟软件的进一步发展至关重要7. 参考文献（注：以上是文章的大纲，具体内容需在此基础上展开并进行合理组织）。
基于模拟仿真的火灾模型预测与风险评估研究
基于模拟仿真的火灾模型预测与风险评估研究火灾是一种广泛存在于人类社会中的重大灾害。
为了能够更好地理解火灾的发展过程和评估火灾的风险，科研人员们一直致力于开展基于模拟仿真的火灾模型预测与风险评估研究。
本文将从火灾模型预测和火灾风险评估的角度分别介绍相关研究成果，并探讨其在实际应用中的潜力。
火灾模型预测是基于物理和化学原理、运用计算机仿真技术来模拟火灾发展过程的研究。
这种模拟可以帮助我们更好地理解火灾的起因、发展和扩散规律。
其中，通过对火灾热释放、燃烧产物排放、火灾过程中的物理参数等进行模拟与计算，可以预测火灾爆发后的火焰形态、温度和烟雾浓度等重要参数。
在建筑、交通工程等领域中，火灾模型预测的研究成果可以为火灾防控措施的制定和建筑物设计提供重要依据。
基于实验数据的火灾模型预测研究是目前的热点之一。
科研人员通过大量的实验，获取了火灾发展过程中的关键数据。
然后，他们根据这些数据，以及火灾发展的物理规律，建立了一系列数学模型。
这些模型可以对火灾的发展过程进行准确的描述，并预测火灾的规模和危害程度。
尤其是在大型建筑、工业企业等对火灾安全要求较高的场所，本研究的成果为火灾的防控与应急处置提供了有力的辅助手段。
另外，计算机仿真技术在火灾模型预测中的应用也越来越受到关注。
通过建立不同的计算模型，可以对火灾场景进行三维可视化仿真，模拟火源、烟雾扩散、人员疏散等过程。
这种模拟可以直观地展示火灾对建筑物或场所造成的影响，帮助消防人员更好地理解火灾过程，制定有效的灭火与救援策略。
此外，还可以对不同防火措施的有效性进行模拟验证，为消防安全设计提供参考依据。
在火灾风险评估方面的研究，可以帮助我们对火灾发生的可能性和危害程度进行科学评估。
火灾风险评估的目的是为了识别火灾风险点、确定防控措施，并制定合理的灾害应对策略。
传统的火灾风险评估通常依靠经验判断和统计分析，但这种方法存在主观性强、数据不够准确等问题。
基于模拟仿真的火灾风险评估则能够提供更加客观、全面的评估结果。
火灾事故实战仿真系统技术研究及其应用
火灾事故实战仿真系统技术研究及其应用随着城市化进程的不断加速，人们的生活和工作环境也不断地发生改变。
然而，各类火灾事故却也随之而来，给人类的生命财产带来了巨大的损失。
但是，由于从事消防工作的消防员在火灾发生时往往是在互相不了解的情况下进行救援，往往造成了效率低下和安全隐患。
因此，火灾事故实战仿真技术应运而生。
火灾事故实战仿真系统技术是一种基于计算机模拟和科学计算的技术，可以对火灾事故场景进行模拟和仿真，以帮助消防员提高应变能力和救援效率。
该技术在消防训练、火灾事故仿真、预防和防范、应急救援等方面有着广泛的应用。
首先，火灾事故实战仿真技术可以为消防员提供更加真实的火灾事故场景，以帮助其进行实际应战的训练。
相比于传统的消防训练方式，火灾事故实战仿真技术可以在虚拟环境下进行训练，消防员可以在模拟的火灾场景中进行实战演练，加速学习和提高经验，从而在真实的火灾中提高应变能力。
其次，火灾事故实战仿真技术可以通过精确的计算和模拟，为消防工作提供辅助工具。
比如，在火灾事故发生时，消防人员可以通过机器视觉技术获得火情的详细信息，并在虚拟环境中模拟火灾发展情况，提高救援效率。
此外，火灾事故实战仿真技术还可以在进行消防预防、应急救援等方面提供支持。
再次，火灾事故实战仿真技术在消防工作中具有非常重要的意义。
消防工作常常面临着时间紧迫、救援困难等问题，仿真系统技术可帮助提高消防员的实践能力和应变能力，在紧要时刻更快、更安全地进行救援。
总体而言，火灾事故实战仿真系统技术具有广阔的应用前景和深远的意义。
消防部门可以通过引入火灾事故实战仿真技术，提高消防员的应变能力和救援效率，最大限度地降低人员伤亡和财产损失，从而建设更加安全、稳定的城市。
基于CiteSpace的火灾数值模拟文献研究
基于CiteSpace的火灾数值模拟文献研究作者：黄梦可雷鸣董文慧韩旭杨欣雨张子龙来源：《消防界》2024年第06期摘要：为了了解火灾数值模拟研究领域的整体情况，利用CiteSpace软件对中国知网（CNKI）和Web of Science数据库进行检索，分析了2013年-2023年这10年间的共1302篇文献数据，进行作者、机构、关键词、国家共现，绘制知识图谱。
结果表明：火灾数值模拟发文量基本保持上升趋势；高产作者是姜文鹏、Fan，Shenggang和Beji，Tarek；核心机构是中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室和重庆大学；高产国家是中国和美国；对关键词的分析，得出未来研究热点是火灾动力学科学与计算机模拟科学相结合。
关键词：火灾；数值模拟；CiteSpace；可视化分析；文献计量法引言火灾数值模拟是利用计算机技术、工程热力学及燃烧学三者相结合的知识，通过建立火灾模型来描绘火灾现象的过程。
科学知识图谱被应用到文献综述计量领域，通过绘制知识图谱更好了解学科领域的发展[1]。
姜学鹏、于丽、Fan，Shenggang、Liu，Fang等学者对火灾数值模拟方面做了大量研究，但由于火灾数值模拟的方法还处于发展阶段，国内对火灾数值模拟的综述文章相对较少。
因此，本文采用CiteSpace软件对2013年至2023年国内外火灾数值模拟的文献作为样本，对该领域的热点和前沿进行分析。
一、研究方法与数据来源本文使用文献综述法、计量分析法以及可视化分析等方法，并使用CiteSpace软件统计数据、绘制科学图谱等研究火灾疏散和火灾模拟的热点、学术前沿及分布规律。
美国德雷克塞尔大学陈超美博士研究开发一款CiteSpace可视化分析软件，可用来分析某一研究领域论文成果的总体情况以及该领域的学术前沿及热点[2]。
本文数据来源于中国知网（CNKI）总库中的核心期刊和Web of Science Core Collection，其中知网中主要包括SCI、EI、北大核心、CSSCI，Web of Science中主要包括Science Citation Index Expanded和Current Chemical Reactions。
基于人工智能的火灾预警系统研究
基于人工智能的火灾预警系统研究火灾是一种危险的自然灾害，给人们的生命财产安全带来严重威胁。
为了及时发现和有效应对火灾，许多研究人员和实践者投入了大量的精力和资源。
在现代科技的发展下，人工智能技术逐渐应用于火灾预警系统，通过智能化的手段提高了火灾预警的准确性和效率，为人们的生命安全提供了更好的保障。
一、人工智能在火灾预警系统中的应用人工智能技术，如机器学习、深度学习和图像识别等，使得火灾预警系统具备了智能化的能力。
这些技术通过对大量数据的分析和学习，能够快速、准确地判断是否发生火灾，并及时发出预警信号。
同时，人工智能还能够自动监控火灾扩散情况，并提供指导和建议供消防人员参考。
二、基于人工智能的火灾预警系统的关键技术1. 数据采集与分析：火灾预警系统首先需要获取大量的相关数据，包括温度、气味、烟雾浓度等信息。
通过传感器的部署，系统可以实时采集这些数据，并进行分析。
人工智能技术可以对这些数据进行自动化处理，提取特征并进行模式识别，从而判断是否存在火灾的风险。
2. 深度学习与模型训练：对于复杂的火灾预警系统，深度学习是一种有效的技术手段。
通过搭建合适的神经网络模型，利用已有的标记数据进行训练，系统可以学习到不同火灾情况下的特征和模式。
随着训练的进行，系统能够提高准确性，并具备更好的判断能力。
3. 监控与预警：基于人工智能的火灾预警系统可以通过视频监控等手段对火灾扩散情况进行实时监测。
系统可以自动识别、追踪火源，并通过图像与视频分析，准确判定火势大小和蔓延速度，便于消防人员做出合理的决策和应对措施。
三、基于人工智能的火灾预警系统的优势和挑战1. 优势：(1) 高准确性：人工智能技术具有强大的计算和分析能力，能够对大量数据进行高效处理，提高火灾预警的准确性。
(2) 实时监测：基于人工智能的火灾预警系统可以实时监测火情，并及时发出警报，减少火灾对人们生命财产的损害。
(3) 自动化应对：系统可以根据火灾的情况提供相应的建议和指导，帮助消防人员制定科学的救援方案。
基于WRF-Fire模式的2009年“5·21”蒙古国入境大火数值模拟研究
!"!"年#第$%卷#第$期!+)'!+!+#"##$!%%&'())*+,-./01-234+/15引用格式!杨军"董琪如"!"!"+基于9O D 3D =1;模式的!""(年,&1!)-蒙古国入境大火数值模拟研究$6%+大气科学学报"$%&$'!+)'!+!++82-56"M /-5[O "!"!"+@=<032#=/-/J #";;K/30#=/-/J #";!)H2C !""(:=3&J =1;J 1/<H/-5/3=2#/A "=-204=-59O D !D =1;H/&;3$6%+>12-4?#</4@,="$%&$'!+)'!+!++&/=!)"*)%'+'%.+,-(=+&'())*+!")+"$)'"")+&=-A "=-;4;'+基于C'D B D 9*(模式的!""I 年,Q !#-蒙古国入境大火数值模拟研究杨军!"董琪如南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室"江苏南京!)""$$!联系人"B!<2=3!.C2-5--0=4#+;&0+,-!")+!"$!)'收稿"!")+!",!!!接受西北区域人工影响天气能力建设项目&Q [A !O )'!))'摘要#利用9O D !D =1;模式对!""(年,& !)-蒙古国草原入境大火进行火场发展数值模拟研究"并通过敏感性试验分析了防火隔离带对火势的阻挡作用)结果表明"模式可以较准确地再现环境风场对本次大火蔓延过程的影响"模拟火场面积*蔓延方向与实况基本一致)第一阶段&!)日)! !!时"世界时"下同'在蒙古国境内起火点附近"地面为裸露地表"可燃物负载量小"近地面为东北风"火线向西南方缓慢蔓延(第二阶段&!)日!!时 !!日))时'风向转为西北"火线经平缓均一草地向东南方发展"在到达中蒙边境前地面风速增大到'.)"<%4"且风向与坡向一致"火线迅速移向中蒙边境防火隔离带(第三阶段&!!日))时 !%日!"时'隔离带和人工灭火有效阻止了火线继续向中国境内蔓延"此阶段风向转为南风"火线向北扩展(第四阶段&!%日!"时 !$日)!时'风速达到),<%4以上且风向转为西北风)受东面隔离带和湖泊的阻碍"火线缓慢向南蔓延)当火线到达南面的隔离带后"受隔离带阻挡及人工扑火作业的共同作用"本次大火于!,日"'时结束)敏感性试验表明"若不存在隔离带"火线将在风场的驱动下继续向东南*东北方向蔓延"所经区域主要地面可燃物类型从草地过渡到针叶林"火场的蔓延将造成大面积的森林资源损失)关键词火场蔓延(草原(森林(气象因子(9O D !D =1;##每年全球草原*森林火灾有几十万起"平均损失面积达)R 以上&李兴华等"!"")')我国每年发生森林*草原火灾有)万多次"燃烧面积上百万公顷"给畜牧业生产及人民生活造成了巨大损失)每年春季和秋季蒙古国东部边境地区是草原火灾高发阶段"对我国东北森林资源构成极大威胁&峰芝"!")&')包括草原火*林火在内的野火蔓延是一个多相*多组分可燃物在各种气象条件和地形影响下燃烧和运动的极其复杂的现象&王秋华"!")"')林火蔓延模型根据是否考虑传热导机制可划分为统计模型*经验模型和物理模型)目前主要的林火蔓延模型有美国O /#";1<;3物理机理模型&O /#";1<;3")(+!'*澳大利亚H,?1#"01统计模型&L /*3;;#23+")('"'*半经验半统计的加拿大林火蔓延模型&D/1;4#1C A 2-2&2D =1;M 2-5;1Y 1/0$")((!'*王正非林火蔓延模型&王正非")('%'"以及在这些模型基础上的修正模型)其中O /#";1<;3模型是基于实验参数的能量守恒半经验物理机理模型"已得到广泛应用&单延龙"!""%')火场行为的预测预报对森林火灾的扑救*人力和物力配备等具有很重要的意义)在上述燃烧模型的基础上"结合气象环境条件"形成了一系列林火蔓延模拟*预测系统"并得以业务应用)具有代表性的主要有!)'美国农业部林务局首先开发的N B 7?W B 系统"基于可燃物性质和环境条件确定燃烧蔓延速杨军"等!基于9O D !D =1;模式的!""(年,&1!)-蒙古国入境大火数值模拟研究率和火线强度"多应用于潜在林火行为研究&N 0152-;#23+")('$'(!'美国威斯康星大学开发了U ?L M E @系统"包括种子扩散*森林演替*人工采伐干扰和林火干扰等过程"它主要用于模拟大时空尺度下的森林演替&金文斌等"!"",'(%'美国火灾科学实验室开发了D?O @E >B 系统"它对树冠火*地表火和飞溅火等不同林火行为物理模型进行整合"模拟不同气象*地形和可燃物的条件下的林火燃烧蔓延过程&P ;2-;2-&Y 21-;1")((''($'加拿大林火增长模型项目小组研发了F 1/<;#";04林火模拟系统"依托可燃物空间数据*地形数据*每日或每小时火灾气象数据和最新的林火蔓延算法与火行为方程进行燃烧蔓延模拟&>C<4#12;#23+"!")"')相关研究在国内也已开展)陈鹏宇&!")$'利用F 1/<;#";04系统研究了大兴安岭南部森林和草甸过渡地区的林火蔓延)辛?等&!")%'利用美国国家标准研究所开发的火灾模拟软件D M @&D =1;M C-2<=,4@=<032#/1'建立简化的草原火灾模型"得出了不同影响因素下火灾的热释放速率*燃烧速率等的变化规律)上述研究工作表明"作为驱动因子的气象条件以离线形式提供给燃烧模型"无法表征火场与环境场的相互反馈机制"直接限制了这些模型在火场蔓延业务预报中的应用)中尺度数值天气模式系统&9O D "9;2#";1O ;4;21,"2-&D /1;,24#'与火场蔓延物理模型的耦合为该问题的解决提供了有效途径&N ;;1")(()(Hc3&;14"!""'(D /)!705";4"!")!(A /;-;#23+"!")%(A /;-2-&@,"1/;&;1"!")&')9O D !D =1;数值模式采用-&;14/-&)('!'可燃物分类方法"该方法通过试验测定)%种类型可燃物的物理参数"如不同组分负载量*含水量等"从而可得到燃烧热量产生率"进而确定火线的传播速度&A /;-;#23+"!")%')该模式系统近地面风场*可燃物特性和地形条件决定火线的传播速度和方向)同时可燃物燃烧释放的潜热和感热反馈给气象模型"实现了燃烧与气象环境的双向反馈)基于该模式系统已得到一系列研究成果"@0-;#23+&!""('利用该系统研究火场在平坦地形上的传播"得到与实况基本一致的结果(M /*1=-(/K2;#23+&!"))'模拟了靠近哈尔曼丽的保加利亚林火过程"结果显示9O D !D =1;甚至在数据不是很充分的情况下对林火实况的模拟亦有较大提升)高空间分辨率的可燃物分类是定量模拟*预报火场蔓延的基础)如美国已公开发布其%"<空间分辨率的可燃物分类等基础数据库&"##$4!%%:::+32-&J =1;+5/K '"并不断进行更新)目前我国尚缺乏国家和地区水平上的可燃物类型标准&袁春明和文定元"!"")'及基础数据库"同时针对火场和气象条件之间的相互作用方面的研究也鲜见报道)!""(年,&1!)-蒙古国草原入境大火是近十余年来发生在我国及边境地区最大的一次野火事件)为了弄清9O D !D =1;对这次野火事件的模拟能力"本文在利用高分辨率地表覆盖资料确定可燃物分类的基础上"采用9O D !D =1;数值模式研究本次大火过程中气象条件与火场演变的相互作用机制"并通过敏感性试验讨论防火隔离带在阻挡火场蔓延中的作用"有助于为野火发展机理研究和灭火作业提供理论和技术指导)#$,Q !#-过境大火概况!""(年&月!)日"蒙古国境内发生草原火灾"所在区域为草甸草原"植被状况良好*可燃物载量大&柯伟等"!")"')火场不断发展并蔓延至我国内蒙古自治区阿尔山*兴安盟边境地区"对森林资源造成极大威胁)在防火隔离带和人工灭火作业的共同作用下"!,日"'时&世界时"下同'此次草原大火被成功堵截于边境附近并全部扑灭&柯伟等"!")"')风场是决定火场蔓延的基本要素之一"火灾期间气象条件根据风场变化&图略'可分为$个阶段!&月!)日)!时"火场区域处于地面高压前侧"风向为西北风"随后地面高压向西南方向移动并逐渐减弱"并在!)日)'时风向变为南风(!!日",时从贝加尔湖移来的气旋逐渐逼近"于!%日)'时气旋分裂为两个"南部气旋位于呼伦湖"火场风向转为东南风(!$日火场全天被云遮盖"""时受到高空槽发展影响"分裂的气旋合并"气旋增强发展)之后气旋向东北方向移动"",时风向转为西北风(&月!!*!%日火场受高压影响"风力较小"是扑火的好时机)利用>;112卫星获取的HI M E @资料"使用+*,*&波段O Y N 合成影像"可以有效地增强林火热点的影像特征&肖利"!""'(赵文化等"!""''"如图)所示&!$日"$时$"分火场被云覆盖')从图中可以看到"!)日"%时%"分未见火点"!!日"!时%&分火场已形成并有向东扩张的趋势&图)*')!%日"%时!"分火点主要集中在蒙古国境内"火场东侧边界与边境线基本重合并存在明显火点&图),'(!%日"%时!"分+!&日"%时"&分火场向南北方向延伸了约)个纬度&+'(<'"蒙古国境内仍存在零星火()+##!"!"年+月#第$%卷#第$期图)#HI M E@数据+*,*&波段合成影像!&2'!)日"%时%"分(&*'!!日"!时%&分(&,'!%日"%时!"分(&&'!&日"%时"&分(&;'!,日"%时&"分&过火区为暗红色"林火热点呈现亮红色"白色为边境线'D=5+)#HI M E@+","&*2-&4C-#";#=,=<25;!&2'"%%"Z>A!)(&*'"!%&Z>A!!(&,'"%!"Z>A!%(&&'"%"&Z>A!&(&;'"%&"Z>A!,&&21(1;&21;2!*01-;&21;2(*1=5"#1;&21;2!J=1;=5-=#=/-421;2(:"=#;3=-;!*/1&;1'点&图)&'(!,日"%时&"分火场继续向北蔓延"但此时刻已无火点&图);')!$数值模拟方案!<#$C'D B D9*(模式简介9O D是美国环境预测中心和国家大气研究中心发展的新一代非静力平衡*高分辨率的中尺度数值天气模式系统&"##$!%%:::+:1J!</&;3+/15'"在区域和全球天气*气候模拟研究和业务预报中广泛应用)9O D自%*!版&!")"年$月发布'耦合了火场蔓延模型"即9O D!D=1;"实现了火场与气象场的双向反馈)地表可燃物的属性*当地的地势高度及风速决定火的传播速度和方向"而燃烧向周围空气释放热量和水汽又反过来改变近地层的气象要素&H2-&;3;#23+"!"))')9O D!D=1;采用了适用范围较广的O/#";1<;3模型)在风场和地形的共同作用下的火线蔓延速度为!909"&)5,P5,1')&)'式中!9"为平坦无风时的火线传播速度&<%4'"由燃烧放热与引燃耗热的比值确定)9"89$)*-Z=5)&!'其中!89为火焰强度&9%<!'"即单位时间单位面积燃烧释放的热量($为向外传递的热量占89的比例()*为可燃物密度&(5%<%'"单位空间可燃物质量(-为开始燃烧时可燃物占)*的比例(Z=5为使可燃物达到燃点所需要的热量&6%(5')##式&)'中,P为风速修正系数",1为坡度修正系数"分别为######,P0;C O((/$()33)&%'######,10&*!+&(3"*%#5!')&$'其中!C为与火线垂直的风速分量&<%4'((为可燃物紧密度&容积比"与)*成正比'(系数;*O*3与最适紧密度(/$由可燃物表面积体积比*(确定"'为坡度&O/#";1<;3")(+!')式&)'表征了火场蔓延速度决定于风场*坡向及可燃物性质)在风场和坡度共同作用下"火场以着火点为焦点"风速与坡度合矢量方向为火头的前进方向"形成椭圆形火场)!<!$可燃物分类与防火隔离带设置可燃物类别不同"燃烧特性差异很大)我国目前尚缺少可燃物分类基础数据库)本文利用D O I H!Y U A&D=-;1O;4/30#=/-I*4;1K2#=/-2-&H/-=!#/1=-5/J Y3/*23U2-&A/K;1'&Y/-5"!"),'地表覆盖数据"与?-&;14/-&)('!'的)%种可燃物类型进行映射"确定可燃物类别(再根据单延龙&!""%'和田晓瑞等&!""''对大兴安岭地区可燃物特性的研究"确定研究区域的具体可燃物种类)在蒙古草甸草原中"草的种类主要是羊矛&恩和"!""&'"对应-&;14/-分类中的种类)&低草'(兴安盟针叶林区主要为落叶松等高大乔木类树种"结合该地燃烧特点主要以地表火为主&田晓瑞等"!""''"将林区划分为种类'&密林'(将裸地*水体*砂石*工厂建筑等归为种类)$&不可燃物质'"具体物理参数如表)) "!+杨军"等!基于9O D!D=1;模式的!""(年,&1!)-蒙古国入境大火数值模拟研究论著表#$研究区域可燃物类型&T+;(*-/+"#IZ!'>2*3;)#M;4,1=$#=/-/J J0;3#C$;4类别典型植被负载量%,1;3)')")"")"""活可燃物可燃物层厚度%J#引燃临界含水量%R )低草"*+$"*"""*"""*"")*")!'密林)*&")*""!*&""*"""*!%")$不可燃物)1)"3+)1)"3+)1)"3+)1)"3+)*")!##中蒙边境防火隔离带基本沿边境线设置)由于地形*边防公路及国防通讯光缆等设施的影响"局部隔离带不完全与国境线一致"本文暂不考虑这种局部差异"于国境线我国一侧设置宽)""<的防火隔离带&柯伟等"!")"')图!#模拟区域&2'*研究区域可燃物分布&*(?*N分别表示阿尔山市及兴安盟(黑线为边境线(浅绿色为草地(深绿色为密林(红色为不可燃物质'及地形高度&,"单位!<'D=5+!#&2'M/<2=-4J/1#";-0<;1=,234=<032#=/-"&*'J0;3</&;34&?!?1)2-(N!7=-552-(*32,(3=-;!*/1&;1"3=5"#51;;-21;2!5124432-&"&21(51;;-!,3/4;&#=<*;1"1;&!-/J0;3'2-&&,'#;112=-";=5"#&0-=#!<'!<%$数值试验方案本文使用9O D%*,*)版&!")$年'月发布'"采用L A B F%L A?O每日$次)S1)S的D L U分析资料作为初始场和边界条件"设置四层网格嵌套&图!2'"格距分别为%!(<*'(<*!(<和!&<)对应的地形资料分辨率为)"d*&d*!d和)e)第四层研究区域地形数据采用@>B OY M B H&?&K2-,;&@$2,;N/1-;>";1<23B<=44=/-2-&O;J3;,#=/-O2&=/<;#;1Y3/*23M=5=#23B3;K2#=/-H/&;3'&Y E@?>"!"))'"栅格分辨率约%"<)研究区域的可燃物种类分布及地形如图!*及图!,)物理方案采用9O D单参数化微物理方案*O O>H长波辐射方案*M0&"=2短波辐射方案*H/-=-!I*0("/K近地面层方案*L/2"陆面过程方案和8@Z大气边界层方案"在)*!层区域使用P2=-!D1=#4,"浅对流积云参数化方案)垂直层数为%+层"时间步长),"4)模拟时段为!""(年&月!)日""时+!$日)!时)从图)2*)*两时次卫星影像无法判断起火点位置"考虑图)*火场地形较为平坦"当天风速约为$.,<%4"风向为东北风"起火点附近地面主要为裸露地表"可燃物负载量小"估测初火点位于))(*'%S B*$,*'%S L"着火时间为!)日))时左右)敏感性试验除未设置防火隔离带外"其他计算方案均与控制试验相同)%$结果分析%<#$火场蔓延特征的控制试验图%++给出了模拟得到的火场分布"从火场蔓延方向和速度可将本次大火的发展分为$个阶段!阶段)&!)日)!+!!时'!近地面为东北风"风速!.,<%4"火场向西南方蔓延)此处地表大部分为裸露地表"可燃物负载量小"蔓延速度小)阶段!&!)日!!时至!!日))时'!根据火场到)!+##!"!"年+月#第$%卷#第$期图%#模拟的火场*风场!&2'!)日),时(&*'!)日)(时(&,'!)日!!时&灰色为过火区(黑线为边境线'D =5+%#@=<032#;&J =1;21;22-&:=-&J =;3&!&2'),""Z >A !)(&*')(""Z >A !)(&,'!!""Z >A !)&51;C 21;2!J =1;21;2(*32,(3=-;!*/1&;1'图$#阶段!2模拟的火场*风场!&2'!)日!%时(&*'!!日""时(&,'!!日")时(&&'!!日"!时&灰色为过火区(黑线为边境线'D =5+$#@=<032#;&J =1;21;22-&:=-&J =;3&!&2'!%""Z >A !)(&*'""""Z >A !!(&,'")""Z >A !!(&&'"!""Z >A !!&51;C 21;2!J =1;21;2(*32,(3=-;!*/1&;1'达防火隔离带前后进一步划分为!2*!*两阶段)阶段!2&!)日!!时至!!日"!时'!受来自内蒙古东乌珠穆沁旗北部地区高压向西南移动的影响"近地面风向转为西风"风速增加到'.)"<%4"地面可燃物均一全为草地)!!日")时&图$,'火线被山坡阻拦分为两支"南侧的一支地形平坦"且风向与坡向一致"使南侧的火线迅速到达中蒙边境带&图$&')阶段!*&!!日"!时至))时'!风向维持不变"地面可燃物仍为草地"由于防火隔离带的阻挡"火线不再向东蔓延"向南北略微扩散)图&*中))(S&&d B *$,S $&d L 附近位于背风坡"易形成下沉气流"坡向和风向之间角度小"该处蔓延速度大)阶段%&!!日))时至!%日!"时'!防火隔离带有效地阻止了火线继续向中国境内蔓延)地表以草地为主"局部有乔木)受来自贝加尔湖处气旋逼近的影响"风向转为南风"风速'.)"<%4"火线开始向北蔓延)由于不可燃物质&沙地'的阻碍"火线蔓延速度不均"产生分支"左侧的一支火蔓延速度快"主要是因为该处地势较平坦"坡向与风向之间的夹角!!+杨军"等!基于9OD!D =1;模式的!""(年,&1!)-蒙古国入境大火数值模拟研究论著图&#阶段!*模拟的火场*风场!&2'!)日!%时(&*'!!日""时(&,'!!日")时(&&'!!日"!时&灰色为过火区(黑线为边境线'D =5+&#@=<032#;&J =1;21;22-&:=-&J =;3&!&2'!%""Z >A !)(&*'""""Z >A !!(&,'")""Z >A!!(&&'"!""Z >A !!&51;C 21;2!J =1;21;2(*32,(3=-;!*/1&;1'图,#阶段%模拟的火场*风场!&2'!%日)!时(&*'!%日)&时(&,'!%日)+时&灰色为过火区(黑线为边境线'D =5+,#@=<032#;&J =1;21;22-&:=-&J =;3&!&2')!""Z >A !%(&*')&""Z >A !%(&,')+""Z >A !%&51;C21;2!J =1;21;2(*32,(3=-;!*/1&;1'小&图,**,')第四阶段&!%日!"时至!$日)!时'!风速增加"随着气旋向东北方向移动"火场风向从南风逐渐转为西北风"火线向东南方向蔓延)!$日"$时风速增加到),<%4以上"))(S&&]B *$,S $!]L 附近由于湖泊阻挡"火线蔓延速度减小"只向西略有扩展)将图%++与图)对照"可以看出"过火面积*蔓延速度*蔓延方向均与实况基本一致"表明估测的初始火点位置及时间较为准确"控制试验能够客观再现本次火灾的发展过程"揭示气象因子*可燃物分布和地形在本次过程中的综合效应)此次火灾持续时间长"对当地林业资源构造成严重威胁)经协调"蒙古方面同意中国过境开展扑火作业&柯伟等"!")"'"因此图+&过火区域的形成早于实况)%<!$无隔离带条件下的火场蔓延的敏感性试验实况和控制试验均表明隔离带是控制火场蔓延的有效手段)为评估本次大火越境可能造成的危害"本文设置了无防火隔离带的敏感性试验)阶段)及阶段!2火场均位于蒙古国境内"火场面积为!*!&1)"+<!)从阶段!*&图''开始"由于无隔离带阻挡"火线越境后继续往东南方向蔓延"不断向中国境内深入)火线所及区域以草地为主"森%!+##!"!"年+月#第$%卷#第$期图+#阶段$模拟的火场*风场!&2'!%日!)时(&*'!$日"$时(&,'!$日)!时&灰色为过火区(黑线为边境线'D =5++#@=<032#;&J =1;21;22-&:=-&J =;3&!&2'!)""Z >A !%(&*'"$""Z >A !$(&,')!""Z >A !$&51;C 21;2!J =1;21;2(*32,(3=-;!*/1&;1'林及不可燃物质少"坡度小"近地面风速$.'<%4"火线蔓延速度约为"*!!<%4)图'#无防火隔离带模拟的火场*风场!&2'!!日"+时(&*'!!日))时D =5+'#@=<032#;&J =1;21;22-&:=-&J =;3&:=#"/0#J =1;!$1;K;-#=/-=4/32#=/-*211=;1!&2'"+""Z >A !!(&*'))""Z >A !!阶段%&图('随着风向的改变"!%日"+时火线到达))(S&,d B *$,S $(d L .$,S &'d L 附近"风速$.,<%4"地势平缓"地表仍以草地为主"但湖泊*公路等不可燃区域增多"火线蔓延速度不均"产生分支)!%日)&时之后"风速增加至'.)!<%4")!"S !d B .)!"S )!d B *$,S &)d L 附近可燃物以密林为主"地形升高约%""<"风向与坡向之间夹角变大"火线蔓延速度小)而))(S&&d B .)!"S !d B *$+S L .$+S &d L 区域处"可燃物以草地为主"但地势增加缓慢"蔓延速度相较大)阶段$&图)"'风向由南风逐渐向北风转变)!$日""+"$时"风速增至)!.),<%4"风向从西风逐渐转为西北风")!"S&d B *$,S &+d L .$+S &d L 区域可燃物以森林为主"但地形复杂"此处火线蔓延速度约为"*)!<%4)!$日"$+"'时"风向为西北风")!"S &d B .)!"S )&d B *$,S $"d L 处可燃物以草地为主"风速),<%4)该处地势平缓"风向与坡向之间夹角小"火线蔓延速度约为"*,'<%4)至!$日)!时"火线继续向东南方向蔓延并超出研究区域"燃烧面积达到)*,&1)"(<!"约为未过境前的+%倍)!%日!)时火头向北蔓延"火尾向周围缓慢扩散)!$日"$时风向转为西北风"火尾变火头向东南方迅速扩散)因此在进行灭火作业时需及时扑灭火尾"谨防因风向调转使火尾变成火头"造成不必要的损失)$!+杨军"等!基于9O D!D =1;模式的!""(年,&1!)-蒙古国入境大火数值模拟研究论著图(#阶段%模拟的火场*风场!&2'!%日"+时(&*'!%日))时(&,'!%日)&时(&&'!%日)(时D =5+(#@=<032#;&J =1;21;22-&:=-&J =;3&J /14#25;%!&2'"+""Z >A !%(&*'))""Z >A !%(&,')&""Z >A !%(&&')(""Z >A !%)"#阶段$模拟的风场*火场!&2'!%日!)时(&*'!$日""时(&,'!$日"$时(&&'!$日"'时D =5+)"#@=<032#;&J =1;21;22-&:=-&J =;3&J /14#25;$!&2'!)""Z >A !%(&*'""""Z >A !$(&,'"$""Z >A !$(&&'"'""Z >A !$&$结论与讨论利用9O D !D =1;模式研究了,&1!)-蒙古国入境火的蔓延过程"结论如下!)'模拟火场区域*蔓延方向*速度与HI M E @监测合成影像一致"表明9O D !D =1;模式可以较准确再现真实火场的发展过程)!'此次火灾过程受天气系统发展影响"可分为$个阶段!第一阶段"由于可燃物负载量小"所以火线蔓延速度小(第二阶段"地表可燃物为草地"在风向与坡向一致时火线迅速移向中蒙边境线"受到隔离带阻挡火线不再向中国境内蔓延(第三阶段"可燃物以草地为主"风向转南"火线主要向东北方向蔓延(第四阶段"风向转北"风速增加到),<%4以上"由于湖泊及隔离带的阻挡"火线向东南方蔓延速度小)%'敏感性试验表明"若无防火隔离带"火线越过边境受风向影响继续向东南*东北方向蔓延"&'"后过火面积约为未过境前的+"倍"可造成重大森林资源损失)$'风向转变可导致火场蔓延方向突变"灭火作业中需及时扑灭火尾"防止因风向突变而引起回烧)利用D O I H!Y U A 地表覆盖数据映射可燃物类别对模拟准确性有一定影响"发展我国可燃物分类基础数据库"对于火场蔓延模拟研究及业务预报将具有推动作用)&!+##!"!"年+月#第$%卷#第$期参考文献&'()(*(+,(-'-&;14/-7B")('!+?=&4#/&;#;1<=-=-5J0;3</&;34J/1;4#=<2#=-5J=1;*;"2K=/1$O%+Z@M;$21#<;-#/J?51=,03#01;"D/1;4#@;1K=,;"E-#;1</0-#2=-D/1;4#2-&O2-5;B)$;1=<;-#@#2#=/-+N;;1>")(()+>";=-#;12,#=/-/J:=-&2-&J=1;$6%+N/0-&!U2C;1H;#;/1/3"&$&%'!!'+!%"'+N0152-OB"O/#";1<;3OA"N;"2K;")('$+J=1;*;"2K=/1$1;&=,#=/-2-&J0;3</&;3=-54C4#;<+D Z B U40*4C4#;<$O%+Z@M;$21#<;-#/J?51=,03#01;"D/1;4#@;1K=,;"E-#;1</0-#2=-D/1;4#2-&O2-5;B)$;1=<;-#@#2#=/-+陈鹏宇"!")$+大兴安岭南部森林和草甸过渡地区的林火模拟研究$M%+北京!中国林业科学研究院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恩和"!""&+蒙古高原草原荒漠化的文化学思考$6%+内蒙古社会科学&汉文版'"!,&%'!)%,!)$)+#B-7"!""&+A03#0123#"=-(=-5/-&;4;1#=J=,2#=/-/J H/-5/3=2-F32#;205124432-&$6%+E--H/-5@/,@,="!,&%'!)%,!)$)+&=-A"=-;4;'+峰芝+!")&+近%"年内蒙古牧区草原火时空演化特征分析$M%+内蒙古!内蒙古师范大学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金文斌"张志"吴丽萍"等"!"",+U?L M E@模型用于林火生态格局的研究设想$6%+中国林业"&!'!%%!%$+#6=-9N"Q"2-5Q"90UF";#23+"!"",+U?L M E@</&;304;&=-1;4;21,"=&;24/J J/1;4#J=1;;,/3/5=,23$2##;1-$6%+D/1A"=-2"&!'!%%!%$+&=-A"=-;4;'+柯伟"高海波"陈桂兰"!")"+堵截!""(年,&1!)-蒙古国草原入境大火的启示$6%+森林防火&%'!,"!,!+#P;9"Y2/7N"A";-Y U"!")"+B-!3=5"#;-<;-#J1/<*3/,(=-5#";!)H2C!""(:=3&J=1;J1/<H/-5/3=25124432-&$6%+D/1D=1;F1;K&%'!,"!,!+&=-A"=-;4;'+P;2-;NOB"Y21-;16U")(('+M;K;3/$<;-#/J=-$0#&2#232C;14J/1#";D?O@E>BJ=1;51/:#"</&;3J/1#";@;3:2C!N=##;11//#9=3&;1-;44A/<$3;)"Z@?"Y;->;,"O;$O HO@!Y>O!%$O%+Z#2"!Z@M;$21#<;-#/J?51=,03#01;"D/1;4#@;1K=,;!)!,,+李兴华"郝润全"李云鹏"!"")+内蒙古森林草原火险等级预报方法研究及系统开发$6%+内蒙古气象&%'!%!!%&+#U=V7"72/O["U=8F"!"")+ O;4;21,"2-&@C4#;<M;K;3/$<;-#/J D/1;,24#=-5H;#"/&/J D=1;M2-5;1U;K;3/J D/1;4#Y124432-&=-E--;1H/-5/3=2$6%+H;#;/1/36E--H/-5 &%'!%!!%&+&=-A"=-;4;'+H2-&;36"N;;T3;C6M"P/,"2-4(=?P"!"))+A/0$3;&2#</4$";1;!:=3&32-&J=1;</&;3=-5:=#"9O D%*%2-&@D E O B!"))$6%+Y;/4,=H/&;3M;K"$ &%'!&()!,)"+Hc3&;14L"!""'+@0=#2*=3=#C/J#";:;2#";11;4;21,"2-&J/1;,24#=-5&9O D'</&;3#/$1;&=,##";60-;!""&J=1;:;2#";1J/1=-#;1=/1?324(2$6%+9;2#";1 D/1;,24#"!%&&'!(&%!(+%+L/*3;E O"Y=33?H"N21C Y?W")('"+H,?1#"01\4J=1;!&2-5;1<;#;14;)$1;44;&24;'02#=/-4$6%+?04#6B,/3"&&!'!!")!!"%+曲癤鹏"郑淑霞"白永飞"!")"+蒙古高原草原火行为的时空格局与影响因子$6%+应用生态学报"!)&$'!'"+!')%+#[0QF"Q";-5@V"N2=8D"!")"+@$2#=/#;<$/123$2##;1-42-&&1=K=-5J2,#/14/J5124432-&J=1;/-H/-5/3=2-F32#;20$6%+A"=-6?$$3B,/3"!)&$'!'"+!')%+&=-A"=-;4;'+O/#";1<;3OA")(+!+?<2#";<2#=,23</&;3J/1$1;&=,#=-5J=1;4$1;2&=-:=3&32-&J0;34"O;4+F2$+E L>!))&$O%+Z#2"!Z+@+M;$21#<;-#/J?51=,03#01;"D/1;4#@;1K=,;!)!$"+单延龙"!""%+大兴安岭森林可燃物的研究$M%+哈尔滨!东北林业大学+#@"2-8U"!""%+@#0&C/-J/1;4#J0;3/J M2)=-522-</0-#2=-4=-L/1#";24#A"=-2$M%+72;1*=-!L/1#";24#D/1;4#1C Z-=K;14=#C+&=-A"=-;4;'+单延龙"金森"李长江"!""$+国内外林火蔓延模型简介$6%+森林防火&$'!)'!!)+#@"2-8U"6=-@"U=A6"!""$+N1=;J=-#1/&0,#=/-/J J/1;4#J=1;4$1;2&</&;3$6%+D/1D=1;F1;K&$'!)'!!)+&=-A"=-;4;'+@0-O8"P10;5;1@P"6;-(=-4H?";#23+"!""(+>";=<$/1#2-,;/J J=1;+2#</4$";1;,/0$3=-52-&*/0-&21C!32C;1#01*03;-,;#/:=3&J=1;4$1;2&$6%+E-#69=3&32-&D=1;")'&)'!&"!,"+田晓瑞"舒立福"王明玉"等"!""'+大兴安岭林火特征分析$6%+森林防火&!'!!"!!)+#>=2-VO"@"0UD"92-5H8";#23+"!""'+A"212,#;1=4#=,4/J J/1;4#J=1;=-M2)=-522-</0-#2=-4$6%+D/1D=1;F1;K&!'!!"!!)+&=-A"=-;4;'+>C<4#12A"N1C,;O9"9/##/-NH";#23+"!")"+M;K;3/$<;-#2-&4#10,#01;/J$1/<;#";04!#";A2-2&=2-:=3&32-&J=1;51/:#"4=<032#=/-</&;3"=-J/1!<2#=/-1;$/1#L I O!V!$)+$O%+I##2:2!D/1;4#1C A2-2&2!)!''+王秋华"!")"+森林火灾燃烧过程中的火行为研究$M%+北京!中国林业科学研究院+#92-5[7"!")"+@#0&C/-J=1;*;"2K=/14=-J/1;4#*01-=-5 ,!+。
基于虚拟现实的火灾灭火技术仿真训练
基于虚拟现实的火灾灭火技术仿真训练虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术作为一种新兴的技术手段，正在被广泛应用于各个领域。
其中，基于虚拟现实的火灾灭火技术仿真训练成为了一个备受关注的研究方向。
本文将探讨这一主题，并介绍虚拟现实技术在火灾灭火训练中的应用。
1. 虚拟现实技术概述虚拟现实技术是一种通过计算机生成的仿真环境，使用户能够与虚拟世界进行交互，并获得身临其境的感觉。
它利用计算机图形学、传感器技术和人机交互技术等，模拟真实世界的场景和物体，使用户能够沉浸其中。
2. 火灾灭火技术仿真训练的必要性火灾是一种常见的灾害，对人们的生命财产造成了巨大的威胁。
因此，提高灭火技术的水平至关重要。
然而，在实际的火灾现场进行训练存在一定的风险，且成本较高。
虚拟现实技术的应用可以有效弥补这些缺点，提供一个安全、经济且高效的训练平台。
3. 虚拟现实技术在火灾灭火训练中的应用3.1 火灾场景模拟通过虚拟现实技术，可以模拟各种不同类型的火灾场景，如建筑物、车辆、森林等。
训练者可以在虚拟环境中体验真实的火灾情况，了解火势蔓延的规律，掌握灭火技术。
3.2 灭火器材操作虚拟现实技术可以模拟各种不同类型的灭火器材，如灭火器、水枪等。
训练者可以在虚拟环境中学习如何正确操作这些器材，掌握不同类型火灾的灭火方法。
3.3 火灾应急处置在火灾发生时，正确的应急处置非常重要。
虚拟现实技术可以模拟火灾发生的紧急情况，并让训练者在虚拟环境中进行应急处置演练。
通过多次训练，训练者可以提高应对火灾的能力和反应速度。
4. 虚拟现实火灾灭火训练的优势4.1 安全性虚拟现实火灾灭火训练可以避免实际火灾训练中的安全风险，保护训练者的生命安全。
同时，训练者可以在虚拟环境中进行多次训练，不断提高技能水平。
4.2 经济性实际火灾训练需要消耗大量的资源，包括场地、人力和物资等。
而虚拟现实火灾灭火训练只需要一台计算机和相关的设备，成本相对较低。
4.3 效率性虚拟现实火灾灭火训练可以根据训练者的实际需求进行个性化定制，提供针对性的训练方案。
基于火灾模拟的建筑消防设计优化研究
基于火灾模拟的建筑消防设计优化研究火灾是建筑中常见的一种灾害，并且常常造成人员伤亡和财产损失。
因此，对于建筑消防设计的优化研究非常重要。
本文将基于火灾模拟，探讨建筑消防设计的优化方法，以提高火灾安全性能。
一、火灾模拟的原理和方法火灾模拟是一种通过计算机模拟方法来预测和分析火灾发展过程和火灾对建筑物的影响的技术手段。
它通过数值模拟方法，可以模拟火灾的起因、发展和扩散，并且对火灾影响的参数进行分析。
常用的火灾模拟软件包括Fire Dynamics Simulator（FDS）、Simulink等。
二、建筑消防设计的要求1. 规范性文件：根据我国的相关法规和规范，进行建筑消防设计时必须遵循相应的规范文件，如《建筑设计防火规范》、《建筑设计消防设施设计规范》等。
2. 安全疏散通道：建筑消防设计要求合理设置疏散通道，确保人员在火灾发生时能够迅速有序地疏散。
消防通道的尺寸、位置和通道长度等参数需要根据建筑物的使用性质和人员密度进行科学设计。
3. 消防水源：建筑物需要配备足够的消防水源，以供消防人员进行灭火。
水源的设置要符合规范要求，并保持通畅。
4. 消防设施：建筑消防设计中需要包括消防栓、自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统等消防设施。
这些设施的设置要符合规范并保持良好的工作状态。
三、基于火灾模拟的建筑消防设计优化方法基于火灾模拟的建筑消防设计优化方法利用火灾模拟软件对建筑消防系统进行仿真，以评估不同设计方案的性能，并选择最佳方案。
具体步骤如下：1. 建筑模型的建立：根据实际建筑物，利用CAD软件等工具建立建筑模型，包括建筑的几何形状、材料、通风等参数。
2. 消防系统的设置：根据规范要求，在建筑模型中设置消防设施，如消防栓、喷水灭火系统等，并指定其参数。
3. 火场参数的设定：根据实际情况，设置火源的燃烧特性、火势大小、火源位置等参数，并指定火灾发生时的起火位置和时间。
4. 模拟与分析：利用火灾模拟软件对建筑物进行模拟和分析，观察火灾的发展过程、烟气分布等情况，并评估不同设计方案的性能。
基于信息技术的灭火救援模拟训练应用研究
63Internet Application互联网+应用一、引言灭火救援模拟训练是提高消防员专项表现和灭火能力的重要训练内容之一。
如何在灭火救援模拟训练中提高消防员的表现并降低受伤率，是消防灭火中的重点问题。
传统的研究方法是让消防员通过各种体能训练方法进行重复练习，但这种方法存在训练结果不确定和训练损伤率高的风险。
随着数字时代的到来，大数据已经成为分析和比较密集数据的有力工具[1]，能够为体能训练提供大量的数据支持。
大数据可以收集消防员训练前后身体的关键信息，并结合相应的体能训练进行数字化[2]，将其应用于训练，以提高消防员的成绩。
同时，大数据可以收集大量消防员的身体和训练信息，以指导消防员进行相应的运动训练。
但这项工作所需的数据量太大，给培训参考带来了一定的挑战[3]。
目前，学术界对数字体能训练的研究较少，主要集中在现代智能运动装备的应用以及消防员训练和比赛的数据分析。
智能大数据可以分析消防员的技术和身体状况，并结合生物力学来提高消防员的训练水平，以达到良好的训练效果[4]。
本文的创新之处在于进一步简化智能大数据分析的数量，在收集消防员的数据信息后，构建一个独特的人体模型来评估比较消防员的表现，以进一步取得良好的实验结果。
二、智能大数据下运动员体能数据的整理过程首先，进行数理统计。
在对包括生化指标、负荷强度、负荷等在内的相关指标数据进行整理汇总的基础上，检测消防员各训练过程的具体数据，并采用灰色关联分析法和渐进评分法对相关数据进行分析，采用SPSS19.0数据处理软件确定各项指标，此外，建立体能指标评价与监测体系，并完善反馈体系，其中Excel 表格处理器基于信息技术的灭火救援模拟训练应用研究中的相关功能用于分析监测数据。
其次，采用灰色关联分析方法对各体能指标的相关系数和权重值进行分析，验证指标筛选结果和因素分析结果的有效性[5]，并结合其特殊性和普遍性。
具体操作过程及计算公式如下。
确定生成函数X 0和子函数X 1、X 2、X 3、X n ，得到X i (k )如下：（1）子函数与母函数的差（序列）的绝对值如下：（2）找到这两个极端之间的差异，目的是更好地找到接下来的相关度：（3）参考序列（生成函数序列）和比较序列（子函数序列）之间的相关系数如下：（4）其中，ρ为分辨率系数，一般取0.5，相关度为：（5）得到相关度后，下一步计算权重，结果如下：（6）三、从生物力学角度计算学员的动作为了进一步提高消防员在短跑中的表现，降低消防员受伤的可能性，本节使用Visual 对人体进行建模和计算，便于在信息技术数据采集后总结出最佳训练模式的运动姿势和动作，并提取正确的动作姿势和角度，为消摘要：灭火救援模拟训练在消防训练中占据较大比重，而灭火救援体能训练的发展变化也给消防员的职业训练带来了许多问题，如训练强度高但效果差、训练姿势不足、长期身体损伤等。
基于软件SMARTFIRE下的火灾模拟研究
消防理论研究基于软件S M A R T F I R E下的火灾模拟研究张建文1,周 银2,3(1.北京化工大学经济管理学院,北京100029;2.北京理工大学,北京100081;3.成都市消防支队,四川成都610000) 摘 要:介绍了火灾模拟软件S M A R T F I R E的各个组成部分,就其实现模拟的具体步骤进行了阐述,并针对国内某地铁线路的典型双层岛式站台建立了模型,对某车厢着火的情况进行了数值模拟,获得了该火源状况下站台及着火车厢的烟气和温度场分布。
希望能通过将来更深入的应用,为消防部队和有关部门提供火灾预测,为灭火救援的方案制定提供技术依据。
关键词:火灾;数值模拟;计算流体力学;网格中图分类号:T K121,X924 文献标识码:A文章编号:1009-0029(2006)06-0729-041 引 言火灾给人类带来了巨大的生命和财产损失。
为减少火灾损失,人们需要了解火灾规律,事先预测火灾的发生和发展。
然而,火灾的发生和发展是个复杂的过程,且具有随机性。
实尺寸火灾实验将消耗大量资金,实验周期长,消耗人力物力多,有时无法进行。
运用计算机模拟建立数学模型进行模化计算,可以运用较少的资金在较短的时间内实现对火灾特性的研究。
计算机模拟是指利用计算机的计算、数据库、图形和图像等功能所进行的研究。
火灾过程的计算机模拟是多层次和多种类的,归纳起来可分为三个层次:一是专家系统,它是已有的各种经验公式与计算机相结合的产物;二是半经验半理论的模拟,是经验公式与体现基本规律的方程的有机结合,鉴于结合程度和方式的差异,这种模拟不存在一种规范的格式;三是场模拟。
在实际的火灾中,多个参数(如流速、温度、烟气含量、热流强度等)随着位置和时间而变化。
因此,为准确描述火灾过程,需要了解参数的空间分布(速度场、温度场和浓度场等)及其随时间的变化。
笔者以某地铁典型双层岛式站台为例建立了模型,应用S M A R T F I R E软件对其进行火灾模拟研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
消防理论研究基于软件S M A R T F I R E下的火灾模拟研究张建文1,周 银2,3(1.北京化工大学经济管理学院,北京100029;2.北京理工大学,北京100081;3.成都市消防支队,四川成都610000) 摘 要:介绍了火灾模拟软件S M A R T F I R E的各个组成部分,就其实现模拟的具体步骤进行了阐述,并针对国内某地铁线路的典型双层岛式站台建立了模型,对某车厢着火的情况进行了数值模拟,获得了该火源状况下站台及着火车厢的烟气和温度场分布。
希望能通过将来更深入的应用,为消防部队和有关部门提供火灾预测,为灭火救援的方案制定提供技术依据。
关键词:火灾;数值模拟;计算流体力学;网格中图分类号:T K121,X924 文献标识码:A文章编号:1009-0029(2006)06-0729-041 引 言火灾给人类带来了巨大的生命和财产损失。
为减少火灾损失,人们需要了解火灾规律,事先预测火灾的发生和发展。
然而,火灾的发生和发展是个复杂的过程,且具有随机性。
实尺寸火灾实验将消耗大量资金,实验周期长,消耗人力物力多,有时无法进行。
运用计算机模拟建立数学模型进行模化计算,可以运用较少的资金在较短的时间内实现对火灾特性的研究。
计算机模拟是指利用计算机的计算、数据库、图形和图像等功能所进行的研究。
火灾过程的计算机模拟是多层次和多种类的,归纳起来可分为三个层次:一是专家系统,它是已有的各种经验公式与计算机相结合的产物;二是半经验半理论的模拟,是经验公式与体现基本规律的方程的有机结合,鉴于结合程度和方式的差异,这种模拟不存在一种规范的格式;三是场模拟。
在实际的火灾中,多个参数(如流速、温度、烟气含量、热流强度等)随着位置和时间而变化。
因此,为准确描述火灾过程,需要了解参数的空间分布(速度场、温度场和浓度场等)及其随时间的变化。
笔者以某地铁典型双层岛式站台为例建立了模型,应用S M A R T F I R E软件对其进行火灾模拟研究。
2 S M ARTF IRE软件简介S M A R T F I R E软件是由英国格林威治大学的防火安全工程学小组(FSEG)开发的。
FSEG是英国最大的基于研究火灾 疏散机理的小组,小组专门研究防火安全工程学,包括火、疏散、结构方面的所有内容。
2002年,加拿大交通部采用S M A R T F I R E软件成功模拟了1998年瑞士航空公司导致229人死亡的空难事件,从而使得S M A R T F I R E在欧洲名声大噪。
在国内,北京化工大学与北京市劳动保护科学研究所已经利用这个软件做了很多工作,如:广州地铁烟气扩散的数值模拟及人员疏散研究、北京奥运场馆性能化防火分析软件系统的实现等工程。
2.1 软件的主要功能与结构软件主要由三部分组成,包括情景设计系统、专家定义系统、CFD计算引擎。
各部分的主要功能分工,如图1所示。
图1 软件的主要功能与结构2.2 几何模型的建立在构建具体几何模型之前,首先需要拟订一个完整的计划,如图2所示。
可以通过输入坐标来直接确定模型的大小,也可以通过鼠标拖曳来改变大小。
物体的添加是通过[ob ject]命令来实现,它允许向计算区域添加物体或者改变目前已有的物体。
颜色代表物体的类型,如通风口为绿色、火源为红色、物体或隔断则为蓝色。
对于较复杂的多层几何建筑,只需在构建的单间或单层模型的基础上,直接执行克隆[C lone]命令来完成,如图3所示。
2.3 网格生成对流动与传热问题进行数值计算时,很重要的一步就是生成网格,即要对空间上连续的计算区域进行分割,将其划分成多个子域,并确定每个子域的节点。
由于工程中所遇到的流动与传热问题大多发生在复杂区域内,因而不规则区域内网格的生成是数值传热学和计算传热学中一个十分重要的研究领域。
流动与传热问题数值计算结果最终的精度及计算过程的效率,主要取决于所生成的网格和所采用的算法。
现有的各种生成网格的方法在一定的条件下各有其优缺点,各种求解流场的算法也各有其适应范围。
一个成功而高效的数值计算,只有在网格的生成及求解流场的算法之间有良好的匹配时才能实现。
从工程实用的要求来看,一个合适的网格生成技术应具有以下特点:(1)易于实现生成过程自动化;(2)有良好的图形人机对话的功能;(3)人工干预与所需CPU 运行时间有适当折中。
图2 计划的拟制图3 单层双室模型在网格生成工具读取了计算案例并确认开始后,需要对该次模拟中所选用网格的精密程度进行选择。
S M A R T F I R E 作为一款成熟的火灾模拟软件,其网格生成技术相当智能化。
S M A R T F I R E 所带的网格生成系统会根据内置的专家系统和所构建的几何模型的复杂程度自动作出判断,当然也可以手动进行网格设置,还可以在手动设置及自动生成之间进行折中以确定最合适的网格。
总体上讲,精密的网格在使模拟结果更精确的同时也将需要更多的CPU 运行时间,而自动网格生成系统所生成的网格系统一般在精确性与CPU 运行时间上能够达到较合理的平衡。
点击[O K ]键接受软件所生成的网格系统。
在网格系统生成后,网格系统的观察窗口将更新并显示出各计算平面的网格分布及3D 网格系统。
网格系统采用不同颜色来表示不同的物体,如紫红色为计算区域中主要物体的边缘线,淡蓝色为内部的网格线。
所有的出口为绿色、火源为红色、障碍为深蓝色,如图4所示。
图4 网格生成系统若对所生成的网格系统不满意,可点[D ecline ]键(取消当前的网格)来重新定义更大(或者更小)的单元尺寸来重新生成网格,也可以使用交互式编辑系统来增加或减少网格数或改变网格单元的分配。
2.4 运行CFD 计算引擎在生成网格后即可运行S M A R T F I R E 的计算流体力学引擎来计算,这需要通过选择主菜单[R un CFD Engine ]来实现,这将启动数值计算引擎并调入先前所设置的计算条件与网格。
这一阶段要进行文件分析、内存初始化及进行各种变量分配活动,因此会耗费一些时间。
在用户界面的图形窗口提供了多种不同数据和模拟状况的观察方式,如图5所示。
图5 CFD 计算结果(1)顶部靠右的图显示了各种数值模拟过程的收敛计算过程,也会显示各矢量流动以及特定区域不同平面处的温度分布。
(2)底部靠左的状态窗口中会显示各变量数据的变化情况。
(3)通过状态窗口可以知道模拟进度,状态窗口会显示电脑处理所需要的时间,该时间值只是预估,但与实际模拟所需要的时间基本一致。
(4)顶部靠左的控制键[PL o ts ]可以对所得到的数据绘图,所绘制的图也会随着计算进度而随时更新。
(5)若要观察房间内特定的某点,可以选择[V isuals ]键来设定该点的视图。
(6)S M A R T F I R E 的一个重要特点是:它能把当前的运行过程像书签一样保存起来并可以随时重新运行。
此“书签”控制按键为[M ark ],在图形窗口顶部靠左的位置,点击它以后会将目前的运行状况存入数据库。
点击[R estart ]按键则可以读取一个以前存入的“书签”,这对于后面的数据检查以及对有疑问的模拟结果进行专家复查是很有利的。
3 某地铁车厢火灾数值模拟某地铁站属地下两层建筑,地下一层为站厅层,地下二层为站台层,设有6m 宽无柱岛式站台及6m 宽无柱侧式站台,四个出入口。
有效站台长度为85m ,站厅高度为4.85m ,站台高度为4.6m 。
一辆满载乘客的列车停靠在站内,每节车厢有3个宽1.4m 的出口。
在某车厢中央的一堆体积为5m 3的纤维类物质着火,火源强度为13.6MW 。
图6和图7分别为车厢起火后火焰处纵断面温度分布和烟气含量分布。
图6 车厢起火后火焰处纵断面温度分布图7 车厢起火后火焰处纵断面烟气含量分布显然,由于车体材料的隔热作用,火势主要受限在失火的车厢内发展,烟气也主要在失火车厢内弥漫发展。
起火车厢上部的空间温度也很高,达到上千摄氏度。
应当指出,在如此高的温度下,车体材料和钢材的性能都会受到影响。
图8和图9分别为车厢起火后站台中部温度场分布和烟气含量分布,图10为着火车厢烟气平均温度、含量随时间的变化。
图8 车厢起火后站台中部温度场分布图9 车厢起火后站台中部烟气含量分布图10 着火车厢烟气平均温度、含量随时间的变化当列车车厢发生火灾时,火势从着火处沿站台和站厅空间蔓延、扩散,在6m in 后站台上部空间大部分已为高温气体所弥漫。
图9站台中部的烟气含量分布也表明,6m in 后站台空间大部分已为高温气体所弥漫,尤其在离火源较近的楼梯处已为烟气所充满。
人群通过门的时间计算也比较复杂。
实际上同人员通过楼梯一样,除考虑人员密度对移动速度的影响外,还考虑单位宽度所通过的人数(即人流流量)的影响。
人群通过门的疏散时间t 可由式(1)计算。
t=P(F e・W e)(1)式中:t为人员通过门的时间,s;P为经过门的总人数,人;W e为门的有效宽度,m;F e为人员通过门的流量,人 (m・s)。
人员通过门的流量受人流密度影响很大且关系复杂。
根据英国的大量研究,可参见表1。
表1 人员行走速度与密度的关系通道类型人流条件人流密度p m2人行速度m s比人流p (m・s)楼梯(下行)低<1.91.000.54优化1.9～2.70.500.94中等2.7～3.20.280.77拥挤>3.20.130.42楼梯(上行)低<1.90.800.43优化1.9～2.70.400.75中等2.7～3.20.220.62拥挤>3.20.100.32走廊(门道)低<1.91.400.76优化1.9～2.70.701.30中等2.7～3.20.391.10拥挤>3.20.180.55 着火车厢内此时共有322人,人员密度非常高,势必造成人员在车门口堵塞拥挤的现象。
从表1可以知道,此时人员流量为0.55人 (m・s),着火车厢门有效宽度为:W e=3×(1.4-0.3)=3.3m则最后一个从车厢出来的人员的疏散时间为:t ld=322F e W e=3220.55×3.3=177.4s若不考虑烟气含量和烟气温度对人员疏散行为的影响,从分析可知,最后一个从车厢出来的人员的疏散时间为177.4s。
而火灾模拟结果发现,在60～70s时烟气中的CO就已经达到了致死浓度,势必就会对人造成伤害。
因此,在这种火源情况下,列车里人员密度又很大时,势必会对着火车厢里的人员疏散造成困难。
但是在这么高的人员密度下,是否能引起这么大的火灾还值得考虑。
4 结论及展望综上所述,利用计算机S M A R T F I R E软件模拟火灾有着广泛的应用前景,利用现代高速发展的计算机图形技术、动画技术,能将整个过程用友好的人—机交互界面加以动态显示,从而以较少的人力、物力、财力提高人们对整个火灾过程的感性认识,为消防部队和有关部门提供火灾预测,为灭火救援方案的制定提供技术依据。