火灾模拟软件FDS中的火源设定
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。
FDS4火灾模拟及其应用
科技论坛FDS4火灾模拟及其应用王新颖（安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南232001）火灾是人类所面临的最严重的灾害之一。
随着我国经济的深入发展，城市各类建筑的增多，虽然社会各部门做了大量的工作，但火灾发生率仍在不断的增高，火灾防治工作整体形势仍然十分严峻。
近年来计算机模拟技术在性能防火设计中得到广泛的应用。
火灾计算机模拟的重要部分是场模拟。
场模拟软件FDS 为研究火灾动力学和燃烧过程提供了有效工具，为建筑防火性能化设计提供参考数据。
FDS 模拟软件是美国国家标准研究所（NIST）建筑与火灾研究实验室（BFRL ）开发的产品，它是一个对火灾引起流动的流体动力学计算模型。
通过对火灾场景的模拟，以简单直观的形式动态显示出火灾发生的全过程，并在计算过程中获得较准确的火灾相关参数，如温度场分布，烟气流动及热辐射等。
1FDS 的特点及优势1.1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。
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 ）。
1.2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动区给定点的气体百分数。
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。
1.3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 ）。
1.4几何结构。
FDS 将控制方程近似为在直线的栅格上，在指定矩形障碍物时与基础网格一致。
1.5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。
基于FDS和经验公式的钢结构建筑防火
Ｔ ＝７ ／ ｒ 厂 ｙ
１ ． ０
０ － ８ １ ． ２ ４ｘ１ Ｔ￣ 一 ２ ． ０ ９ ６ × １ ０ 一 。 ９ ２ ２ ８ １ ０ ０ ２ １ ６８ ３ × 一 。 了 一 ．
一
（ ８ ）
２ ０℃ ≤ Ｔ ｓ ＜３ ０ ０ ｏ Ｃ
Ｂ Ｃ Ｄ
钢 构件 吸 收 的净 热 量还 可 按 式 （ ３ ） 计算。
△Ｑ ： ｔ ｆ Ⅲ △丁 （ ３ ）
２ 仿真模拟与经验公式计算
２ ． １ Ｆ ＤＳ仿 真模 拟 计 算
２ ． １ ． １ 约束 参 数 的 设 定
综 合 以上 各 式 ， 钢 构 件 的温 升 Ａ Ｔ可 按 式 （ ４ ） 计算。
１ ． ４ 经验 公 式 计 算 方 式 ＝ Ｒ ｝
（ １ ０ ）
式 中： 为温度为 时钢材 的屈服强度 ， ＭＰ ａ ； 为常温 下
钢 材 的屈服 强 度 ， ＭＰ ａ ； ｆ为 常 温 下 钢 材 的 强 度 设 计 值 ，
在火灾 中 ， 屋顶钢构件受到热烟气和火焰辐射双重作
△ 丁 ：
式中 ：
二
ｌ Ｄ ｓ ｔ ｓ ｔ Ｃｐ ｓ ｔ
三
（ ４ ）
运 用 场 模 拟 软件 Ｆ Ｄ Ｓ ５ ． ０ ． ３对 设 定 火 灾 场 景 下 钢 结 构 的温度 进行计 算 ， 边 界 条 件 和 对 不 确 定 性 参 数 的 假 设
如下 ：
为钢吸收率 ； 为钢构件的温度 ， Ｋ； ｈ 为 对 流 传
０ ｍ／ ｓ 。
ｃ 为 钢 的 比热 容 ， 可按 式 （ ６ ） 计算 。
ｎ
（ ３ ） 假 设火 源 ： 火 灾 初期 发展 规 律 用 ｚ 火表 示 ， 火 灾 到
厨房火灾数值模拟及分析
6书柜：
依次点击Model→New Obstruction→Geometry，输入数据：
&SLCF QUANTITY='TEMPERATURE', VECTOR=.TRUE., PBX=2.50/
&SLCF QUANTITY='carbon dioxide', VECTOR=.TRUE., PBZ=1.70/
（已经由实验指导老师完成）
4.4建立实体（利用pyrosim2010）：
凳子（见图1）制作步骤：（尺寸是随便输的，与实验的数据可能不一样）
&SURF ID='burner',
COLOR='RED',
HRRPUA=3.0000000E003/
4.3.3.3温度探测器布置
（注：XYZ后的数据分别表示XYZ轴三个方向上参照坐标原点的坐标）
&DEVC ID='HD 1', PROP_ID='Default', XYZ=2.50,3.50,1.70, LATCH=.FALSE./4.3.4温度和二氧化碳“切片”布置
4.2.3基本材料参数的设置
4.2.3.1地毯材料参数设置，
&MATL ID='CARPET_MATL',
SPECIFIC_HEAT=9.00,
CONDUCTIVITY=0.1600,
DENSITY=750.00,
HEAT_OF_COMBUSTION=2.2300000E004,
N_REACTIONS=1,
HEAT_OF_REACTION=2.0000000E003,
FDS火灾模拟技术系统使用含动画培训ppt动画课件
FDS火灾模拟技术系统常见问题及解决方案
系统操作问题及解决方案
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
系统运行与调试问题：解决系统运行过程中出现的各种故障和调试问题，如程序崩溃、数据异常等
系统安装与配置问题：提供详细的安装和配置指南，包括硬件和软件要求、网络设置等
系统使用与操作问题：提供系统使用指南，包括界面操作、数据输入与输出、结果分析等
FDS火灾模拟技术系统的优势和局限性总结
未来发展方向和前景展望
拓展应用领域：将FDS火灾模拟技术系统应用于更多领域，如建筑、交通等
提升模拟精度：提高模拟的精度和准确性，为消防安全提供更可靠的数据支持
智能化发展：结合人工智能、大数据等技术，实现FDS火灾模拟技术系统的智能化发展
国际化推广：加强与国际同行的交流与合作，推动FDS火灾模拟技术系统的国际化发展
FDS系统的定义和作用
输入你的智能图形项正文，请尽量言简意赅的阐述观点。
FDS是火灾动力学模拟的简称
FDS系统的作用
是一种基于计算机的火灾模拟软件 FDS系统的作用
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评估火灾风险
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预测火灾蔓延趋势
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运行火灾模拟：根据输入参数和设定环境进行火灾模拟
分析火灾结果：包括火势蔓延趋势、人员疏散情况等
设定火灾参数
火灾类型选择：根据实际情况选择火灾类型，如固体可燃物火灾、液体可燃物火灾等
燃烧物参数设置：输入燃烧物类型、密度、热值等参数
火源设置：确定火源类型、位置、燃烧速率等参数
通风条件设置：考虑通风对火灾发展的影响，合理设置通风条件
基于FDS的宿舍火灾模拟
基于FDS的宿舍火灾模拟分析1.宿舍物理参数及模型设计1.1宿舍尺寸宿舍尺寸为5m*4m*3m.宿舍内的可燃物为木头材质的床和椅子火源热释放功率为1500kw/㎡.1.2网格划分网格大小为X:40 Y:60 Z:30. 最小网格尺寸为0.1m*0.1m*0.1m 网格数为720002.模拟控制方案模拟时间为45秒，传感器建在门口高1.8米处，向下每0.4米设置一个传感器，有烟感和温感探测器。
3.模拟结果分析3.1温度分析表4.温度-时间曲线图1.温度图2.温度分析:由表4和两张温度温度图可以看出，在着火后的7秒时，室内探测点1的温度就能达到80°左右，这时已经超出人的课承受范围，在16秒的时间是，室内的温度快速的上升，在25秒时，室内的平均温度已经达到了60°。
也就是说在火灾发生的16秒内，人逃离房间受到火焰辐射热度的伤害是很小的。
25秒后，火势已经到了不可控制的程度，室内温度很高，由图2局部的温度可达到100°以上，这时人将会有生命危险。
因此，在室内发生火灾时，上方的温度会升高的很快，人在撤离货疏散时应匍匐行进。
3.2烟气浓度分析表5.烟气浓度-时间曲线图3.烟气浓度图4.烟气浓度分析：由表5的烟气浓度-时间曲线看出，从开始着火8秒的时间内，室内的烟气浓度几乎没有变化，但从9秒开始，室内的烟感探头1和2探测的烟气的浓度就开始快速的上升，到了20秒时，距地面1.8m到1.4m 的地方，烟气的浓度就有30％，这时的空气中的氧气就很少了，人的呼吸就受到了很大的影响，很多的室内火灾中人员的伤亡，大多数都是吸入了大量的烟气导致的中毒或者是窒息死亡的。
到了25秒之后，室内的烟气浓度达到了60％以上，此时室内的人员生还的可能性很低了。
而到了火灾后的29秒时，室内充满了烟气，人员无法逃生。
因此，我们可以清楚的看到，在火灾发生的16秒左右的时间，我们应弄湿毛巾，掩住口鼻，匍匐行进，避免吸入烟气，人员逃生存活的可能性还是很大的。
fds讲解
1. 文件标题及时间
工作命名：Head参数组 为建立一个输入文件首先要做出的是给出一个工作名称，Head包括2 个参数，CHID是30个字符串或通常至少给出使用的字符串标记输出 文本。例CHID=„fireroom‟，在CHID中不允许有空格。TITLE是用来 描述该算例的，最多可以有60个字符。 例句： &HEAD CHID=‟sample‟， TITLE=‟ Sample‟/标题 设臵时间限定：Time参数组 Time是一组参数的名称，用来定义模拟持续的时间和模拟的起始时间。 通常，只需要用参数TWFIN或T_END来定义模拟计算的持续时间。 参数的默认值是1s。如果设定为0s，程序就只执行建模程序，用户可 以快速的看到所建立的模型。 例句： &TIME TWFIN=10. /模拟时间
2. 网格划分
所有的FDS计算必须在一个由许多矩形网格组成的 界面下进行，建立网格时，用MESH名称来定义。如： &MESH IJK=50,54,24, XB=0.0,5.0,-0.8,4.6,0.0,2.4 / XB后面给定三维计算区域，物理界面是一个简单的长 方体；IJK具体指定每一维方向的网格数量（I代表X方 向，J代表Y方向，K代表Z方向）。值得注意的是：每 个方向的网格数应符合 2l 3m5n 这一模数，此处l，m，n 均为整数。例如，64=26，72=2332，108=2233都是合适 的网格尺寸，而37，99或109就不合适。
50s X＝2.6m截面温度截图
200s X＝2.6m截面温度截图
350s X＝2.6m截面温度截图
500s X＝2.6m截面温度截图
第二部分：FDS软件的使用
一. FDS的运行
FDS 的运行需要用描述给定火灾场景的所有参数创建 一个文本文件作为 “输入”文件。 在Windows操作系统下: 进入dos运行界面，打开一个命令提示符窗口，改变目录 （“cd” ）到放臵输入文件的位臵，然后运行代码键入命 令提示fds5 job_name.fds 。（job_name是用户任意指定 的算例名称，在输入文件中“job name ”字符串通常被指 定为CHID。建议输入文件的命名和CHID相同，以便在 一次运算中的相关文件名一致。 ）
FDS教程
1．运行FDS在dos下，进入输入文件job_name所在的目录，然后键入以下命令即可：fds4 < job_name.data2. FDS命令行格式1．以“&”开头，以“/”结尾。
2．每一行都由一个命令标识字符串后跟一些参数构成如：&PDIM XBAR0=－.30, XBAR=0.30, YBAR0=-.30, YBAR=0.30 , ZBAR=1.2 /一：描述初始条件1．HEAD 定义输入输出文件名格式：&HEAD CHID=‟sample‟, TITLE=‟A Sample Input File‟ /1） CHID 定义了所有和输入文件相关的输出文件的名字，其值不多于30个字符2） TITLE 对输入文件的进一步描述，其值不多于60个字符2． TIME 设定模拟时间格式：&TIME TWFIN=10，DT＝0.1 /1）TWFIN （Time When FINished）：设置模拟结束的时间，在建模过程中将其设为0，可以快速检验模型的正确性。
2）DT 设置迭代的时间步长,若迭代不收敛可以将其调小。
3． PDIM 设定计算域格式：&PDIM XBAR0=-.30,XBAR=0.30,YBAR0=-.30,YBAR=0.30,ZBAR=1.2 /1）定义了点（XBAR0,YBAR0,ZBAR0）和(XBAR,YBAR,ZBAR)所确定的一个矩形计算域，即通过矩形域的两个相应的对角点来定义计算域。
单位为米。
2）XBAR0,YBAR0,ZBAR0 的默认值为0。
3． MISC 定义全局变量格式：&MISC SURF_DEFAULT=‟CONCRETE‟,REACTION=‟METHANE‟, TMPA＝20，DATABASE=‟c:\nist\fds\database4\database4.data‟ /1) 定义一些全局参数2) 是fds唯一的可调用数据库文件的命令3) 决定程序执行LES还是DNS，默认为LES，若执行DNS应加入参数DNS=.TRUE4) SURF_DEFAULT：指定表面默认材质，默认为‟INERT‟（惰性表面）5) REACTION：指定燃烧的化学计量模式，默认为‟PROPANE‟（丙烷）6) TMPA：指定环境温度，默认为207) TMPO：指定计算区域外部的温度，默认为208) NFRAMES：指定Thermocouple 数据, slice 数据, particle 数据,和boundary 数据的输出频率。
火灾模拟软件FDS中的火源设定
⽕灾模拟软件FDS中的⽕源设定⽕灾模拟软件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。
fds：宿舍火灾模拟样本代码
fds：宿舍火灾模拟样本代码背景由于宿舍火灾事故时有发生，为了预防和应对宿舍火灾事故，开发了一套宿舍火灾模拟样本代码（以下简称 fds 代码）。
fds 代码旨在模拟宿舍火灾事故的场景，对消防员、宿舍管理员等相关人员进行实战演练，提高应对宿舍火灾的能力和应变能力，以保证官兵人身安全和基地设备的保护。
功能fds 代码主要实现以下功能：1.模拟宿舍火灾地点和情况，包括火源位置、火势大小等参数设置；2.模拟宿舍内、外人员疏散过程；3.模拟消防员灭火过程；4.模拟火灾后清理和检查过程。
技术实现fds 代码采用 C++ 语言编写，主要采用以下技术实现：•面向对象编程思想•编写火源位置、火势大小等参数设置方法•设计疏散算法，模拟疏散过程•设计灭火算法，模拟消防员灭火过程•设计火灾清理和检查算法，模拟火灾后清理和检查过程附录fds 代码示例：```cpp #include #includeusing namespace std;class DormitoryFireSimulation { public: DormitoryFireSimulation(int sourcePos, int firePower, int residents, int ambientTemp, int windSpeed) { _sourcePos = sourcePos; _firePower = firePower; _currentTemp = ambientTemp; _residents = residents; _windSpeed = windSpeed; }void RunSimulation() {StartFire();WakeUpResidents();EvacuateResidents();ExtinguishFire();CleanUp();}private: int _sourcePos; int _firePower; int _currentTemp; int _residents; int _windSpeed;void StartFire() {cout << \。
FDS火灾模拟软件使用教程
启动FDS计算
➢ Windows操作系统下: ➢ 进入dos运行界面, 改变当前目录到FDS安装目录下, 然后
键入以下内容运行 ➢ fds4 < job name .data ➢ job name为用户任意指定的算例名称，在输入文件中
“job name ”字符串通常被指定为CHID。建议输入文件 的命名和CHID相同，以便在一次运算中的相关文件名一 致。 ➢ FDS 读取输入文件作为标准输入 (用符号“<” 指明)，并 在屏幕上写出鉴别后的输出结果和计算进程。诊断信息 自动写入一个CHID. out 文件，屏幕输出信息将被写至这 个文件。可以通过文本文档来查看CHID. out 文件。
FDS的特点（二）
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 燃料的流动区给定点的气体百分数。模型假定燃烧是 一种混合控制（mixing-controlled），且燃料与氧气 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。
FDS软件的使用
第一部分 FDS的简介
FDS的简介
FDS是由美国国家技术标准局NIST的建筑火灾研究室研究开发的场模 拟软件。FDS程序是专门解决火灾动力学发展的大祸模拟通用程 序，以独特的快速算法和适当的网格密度，可以较为快速准确地 分析三维火灾问题。FDS程序可以借助其它三维造型软件和网格 生成工具，处理较为复杂的几何场景。它除了可以解决火灾发生 及烟气的发展和蔓延过程，还包含分析火灾探测器和水喷淋灭火 系统的功能模块，可以研究相应的消防设施对于火灾发展的影响。 同时，FDS具有开放的程序体系结构，良好的后处理能力，计算 结果得到了较多实验的验证，并且在火灾安全工程领域得到广泛 的应用。
FDS火灾模拟与应用_薛伟
1 前言
计算机模拟技术在性能化防火设计中得到 普遍应用 ,而场模拟是火灾计算机模拟的重要 组成部分 。场模拟软件 FDS 为研究火灾动力 学和燃烧过程提供了有效工具 。其计算结果能 否应用在消防工程领域以解决实际消防问题 , 取决于计算结果的精度 。
FDS 模 拟 软 件 是 美 国 国 家 标 准 研 究 所 (NIST) 建筑与火灾研究实验室 (BFRL) 开发的 产品 ,FDS 模型是以大涡模拟 (LES) 为基础的三 维计算流体动力学软件 ( CFD) ,可以模拟火灾 湍流流动过程 。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 N - S 方程 ,重 点计算火灾中的烟气和热传递过程 。由于 FDS
a 、DS 建模不灵活 ,只能直接创建立方体 软件在火灾科学领域的应用范围越来越广 ,必
模型 ,其它形状的模型只能用立方体模型来近 将成为火灾研究人员的得力的助手 。
似 ,因此会加大计算误差 。 b 、DS 只能划分矩形网格 ,而某些情况下 ,
参考文献
其它形状的网格计算更准确 。
[ 1 ] J1E1Floyd , K1B1McGrattan ,S1Hostikka , et a11CFD Fire
使用 FDS 和 Smokeview 的一般步骤 : ①建立一个 FDS 输入文件 case - name1d2 ata 。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
图 2 模型燃料状况
图 3 各个温度测点的数据
fds说明
halls3.data&HEAD CHID='halls3',TITLE='Linked Hallways' /&GRID IBAR=64,JBAR=16,KBAR=16 /&PDIM XBAR0=0.0,XBAR=4.0,YBAR0=0.0,YBAR=1.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=1.0 /&GRID IBAR=16,JBAR=64,KBAR=16 /&PDIM XBAR0=3.0,XBAR=4.0,YBAR0=0.0,YBAR=4.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=1.0 /&GRID IBAR=80,JBAR=16,KBAR=16 /&PDIM XBAR0=3.0,XBAR=8.0,YBAR0=3.0,YBAR=4.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=1.0 /&GRID IBAR=16,JBAR=16,KBAR=64 /&PDIM XBAR0=7.0,XBAR=8.0,YBAR0=3.0,YBAR=4.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=4.0 /&GRID IBAR=128,JBAR=16,KBAR=16 /&PDIM XBAR0=0.0,XBAR=8.0,YBAR0=3.0,YBAR=4.0,ZBAR0=3.0,ZBAR=4.0 /&TIME TWFIN=60.0 /&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.,RGB=1.0,1.0,0.0,PARTICLE_COLOR='RED',PARTICLES=.TRUE. /&VENT XB=0.0,0.0, 3.0, 4.0,3.0,4.0,SURF_ID='OPEN' /&VENT XB=0.5,1.0,0.25,0.75,0.0,0.0,SURF_ID='FIRE' /&SLCF PBY=0.5,QUANTITY='TEMPERATURE',VECTOR=.TRUE. /&SLCF PBX=3.5,QUANTITY='TEMPERATURE',VECTOR=.TRUE. /&SLCF PBY=3.5,QUANTITY='TEMPERATURE',VECTOR=.TRUE. /&PL3D DTSAM=30. /&PART DTPAR=0.5,NIP=100 /&BNDF QUANTITY='HEAT_FLUX' /Pool3&HEAD CHID='pool3',TITLE='Single Pool Fire' /&GRID IBAR=24,JBAR=24,KBAR=48 / 栅格单元的各种尺寸个&PDIM XBAR0=-.30,XBAR=0.30,YBAR0=-.30,YBAR=0.30,ZBAR=1.2 /具体指定每一矩形栅格的物理尺寸&TIME TWFIN=10. /&SURF ID='burner',HRRPUA=1000.,RGB=1,1,0 / HRRPUA单位面积热时放速率（kW/m2）这个参数用来控制燃料的燃烧比率黄色&OBST XB=-.20,0.20,-.20,0.20,0.00,0.05,SURF_IDS='burner','INERT','INERT' /障碍物或出口的物理坐标在OBST以及VENT行中列出&VENT CB='XBAR' ,SURF_ID='OPEN' /给定通风口和表面：VENT&VENT CB='XBAR0',SURF_ID='OPEN' /&VENT CB='YBAR' ,SURF_ID='OPEN' /&VENT CB='YBAR0',SURF_ID='OPEN' /&VENT CB='ZBAR' ,SURF_ID='OPEN' /&SLCF PBY=0.,QUANTITY='TEMPERA TURE',VECTOR=.TRUE. /&SLCF PBY=0.,QUANTITY='HRRPUV' /&SLCF PBY=0.,QUANTITY='MIXTURE_FRACTION' /&BNDF QUANTITY='HEAT_FLUX' /FDS火灾模拟软件可以在美国NIST官方网站免费下载。
2024版FDS学习笔记(一)FDS中的基本概念
模型验证与实验对比
01
验证方法
通过与实验数据、理论解或其他 模拟结果进行对比，评估模型的 准确性和可靠性。
02
03
实验设计
结果分析
针对特定火灾场景，设计实验方 案并搭建实验平台，获取实际火 灾过程中的数据。
将实验结果与模拟结果进行对比 分析，评估模型的预测能力和误 差范围。
05
FDS在火灾科学研究中的 应用
设定火灾发生前的初始环境状态，如温度、压力、湿 度等。
特定场景设定
针对某些特殊场景（如密闭空间、通风不良环境等）， 需要设定相应的边界条件和初始条件。
燃烧模型选择及参数设置
燃烧模型
根据模拟需求选择合适的燃烧模型，如单步反应模型、多步反应模 型等。
模型参数
设定燃烧模型的参数，如反应速率常数、活化能等，这些参数决定 了火灾的发展过程和燃烧产物的生成情况。
FDS的发展历程可以追溯到20世纪90 年代，经过多年的不断发展和完善， 现已成为火灾科学研究领域广泛使用 的工具之一。
FDS应用领域及意义
FDS在火灾科学研究、消防工程、建筑设计等领域具有广泛的应用价值。
通过FDS模拟，可以预测火灾的蔓延速度、烟雾扩散范围、温度分布等关键参数，为火灾预防和应急救援 提供科学依据。
FDS学习笔记 (一)FDS中的基本概
念
目录
• FDS简介与背景 • FDS中的基本概念解析 • FDS中的数值计算方法 • FDS中的物理模型与假设 • FDS在火灾科学研究中的应用 • 总结与展望
01
FDS简介与背景
FDS定义及发展历程
FDS（Fire Dynamics Simulator）是 一款由美国国家标准与技术研究院 （NIST）开发的，用于模拟火灾中流 体动力学的计算流体动力学（CFD） 软件。
建筑火灾FDS趋于模拟范例
观察截图可以发现，在10s时，除了火焰正上方区域能见度较低外，其余部分能见度均在28m。当达到80s时，上方的烟气层增加造成能见度有所下降，当达到110s时，空间上部约1/2的区域能见度显著下降，处于18m~20m之间。当达到150s时，空间约3/4的区域能见度为13m左右。
在7< <700范围内适用，实验模拟的 ,D=1m,故
烟气层温度截图
以下为竖直X方向在10s，40s，110s以及150s的烟气层温度截图：
观察截图可以发现，随着时间的增加，整个空间的温度逐渐升高，烟气层由上到下逐渐增厚。
以下为竖直Y方向在10s，40s，110s以及150s的烟气层温度截图：
观察截图可以发现，随着时间的推移，空间的整体温度由上到下逐渐升高，但增大的幅度不太明显，大约40°C。烟气厚度也随着时间的推移逐渐增大。
观察截图可以发现，CO浓度的变化趋势和烟气层温度变化趋势基本。在40s以前，空间CO浓度变化较小，随着时间推移，变化逐渐明显。
以下为竖直Y方向在10s，40s，110s以及150s时CO浓度的截图：
观察截图可以发现在150s时CO浓度已经较高，并且空间上部4/5的区域都被CO充满。
以下为水平高度在1.8m处在10s，40s，110s以及150s时CO浓度的截图：
《建筑火灾安全工程学导论》大作业-FDS
火灾场景如下：
某高大空间内烟气的充填。
尺寸：22.4m（长）*12m（宽）*27m（高）
火源位置：房间中央
火源功率为：2MW，稳定功率
燃烧燃料为庚烷，壁面材料自行设定
(1)FDS输出通过火源中心的竖直截面和1.8m高度处的水平截面内的烟气层温度、CO浓度及能见度随时间的变化的截图，可根据个人需要增加考虑的截面。
基于FDS的停车楼火灾数值模拟分析
基于FDS的停车楼火灾数值模拟分析摘要：智能化立体式停车楼，机械地下停车楼等大型复杂的现代建筑越来越多地涌现，这些停车楼建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同，给防火安全带来很多新的问题，如停车楼这样的大空间建筑物火灾发生之后会非常迅猛并且很难得到控制。
本文利用FDS对以双T板为屋面板的停车楼进行数值模拟分析，通过对比不同板宽及不同火源位置的四种工况，探讨停车楼的火灾发展趋势及火灾防控要点。
关键词：火灾；性能化防火；FDS；停车楼；温度时间曲线引言近些年来，随着我国经济的进步与发展，人均汽车保有量不断提高。
2018年我国千人汽车保有辆为172辆。
按照国际城市建设经验，停车位数量应达到机动车保有量的 1.15 倍，然而我国现有停车位不能满足要求，体现出我国停车位严重不足。
针对我国人口密集，土地资源短缺的情况，发展公共停车楼是今后解决城市停车难问题的主要解决途径。
智能化立体式停车楼，机械地下停车楼等大型复杂的现代建筑越来越多地涌现。
由于停车楼一般空间较大、结构复杂、可燃物数量极多，一旦发生火灾短时间内很难得到控制，给人民群众的生命财产安全带来了极大的危害[1]。
1 停车楼建筑火灾特点停车楼建筑火灾往往比普通建筑火灾严重，其主要有以下几个不同：（1）停车楼空间体积较大，防火和防烟的分区较为困难，当氧气充足时火势蔓极为剧烈；（2）大量汽车被烧毁，火灾荷载较其他普通建筑火灾大很多，产生巨大的浓烟并可能导致爆炸，也使停车楼的预应力承重构件失去抗火能力。
（3）停车楼内灭火时也是十分困难，其结构和功能复杂，火灾发生时很难确定火源的大致位置，加之建筑面积和烟气浓度较大，消防用水很难全面积覆盖，使大空间建筑火灾的扑灭难度加大。
（4）停车楼内火灾一旦发生，逃生通道有限，人员疏散困难，生命安全受到威胁。
同时产生不可估量的财产损失，严重影响社会的和谐发展和经济的稳步增长，也引起了广大人民群众的不满。
FDS火灾模拟技术
&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000, RAMP_Q='fireramp' /
&RAMP ID='fireramp', T= 0.0, F=0.0 / &RAMP ID='fireramp', T= 5.0, F=1.0 /
（3）DXB参数：同时设置3个坐标的 偏移量，请自行分析和练习。
FDS
8、HOLE 命令：删除物体OBST的一部分 （1）XB参数表示需要删除的部分；
&OBST XB=2.0,2.2,0,3,0.0,3.0,COLOR='GREEN'/ &HOLE XB=2.0,2.2,0.3,1.3,0,2.1/ 技术手册建议： &OBST XB=2.0 ,2.2 ,0,3,0.0,3.0,COLOR='GREEN'/ &HOLE XB=1.99,2.21,0.3,1.3,0,2.1/
FDS历史： 2000，第一版 2001，第二版 2002，第三版 2004，第四版 2007，第五版
FDS
FDS用途： FDS开发的目的是解决消防工程的火灾问题，同时 它也是研究火灾动力学和燃烧的基本工具。FDS能 模拟下列现象： •火灾生成热量和燃烧产物的低速输运过程 •气体和固体表面的辐射及对流换热 •固体燃料的热解 •火灾蔓延和火焰传播 •喷淋、感热探测器和感烟探测器的启动 •喷淋系统的喷洒运动及水对火的抑制
FDS
FDS
FDS
FDS
6、火源设置
SURF命令中的HRRPUA参数用于设置火源， 其单位为KW/m2。
FDS火灾模拟与应用
第35卷第6期吉 林 林 业 科 技V ol 135 N o 162006年11月J I LI N FORESTRY SCIE NCE AND TECH NO LOGYN ov 12006文章编号:1005-7129(2006)06-0018-03 中图分类号:S76212 文献标识码:AFDS 火灾模拟与应用薛 伟,张光俊(东北林业大学工程技术学院,黑龙江哈尔滨 150040)摘要:利用FDS (Fire Dynamics S imulator )对火灾模型的设置进行了探讨和分析。
结合作者多年应用FDS 的实践经验,给出了FDS 在室外燃烧实验方面的一些使用方法,并指出了FDS 的应用限制。
关键词:FDS;火灾模拟FDS fire simulation and applicationX UE Wei ,ZH ANG G uang -jun(N ortheast F orest University ,C ollege of Engineering and T echnology ,Harbin 150040,China )Abstract :This paper discussed and analyzed how to set up the fire m odel by making use of FDS (Fire Dynamics S imulator ),and carries out s ome using methods of FDS for the burning experiment outdoor through many years practice experience ,and then pointed out s ome defects of FDS 1K ey w ords :FDS;fire simulation收稿日期:2006-08-25作者简介:薛伟(1962-),男,山东莱州人,教授,博士生导师,主要从事森工安全与作业11前言计算机模拟技术在性能化防火设计中得到普遍应用,而场模拟是火灾计算机模拟的重要组成部分。
火灾动力学模拟软件FDS课件幻灯片
C H CxHy x y O2O2 CO2CO2 H2O H2O
d[Cx H dt
y
]
B[Cx H
y
]a [O2
]b
eE / RT
B: 反应活化能的指前因子 E: 反应活化能 a、b: 表示可燃物与氧气的反应级数
Fire Dynamics Simulator (FDS)
• 辐射模型
吸收系数 散射系数
无火源情况下，烟气控制评 估的稳态网络流模型（ network flow）
计算暴露在单室火灾下窗户 玻璃的破碎
计算热探头和水喷淋的启动 时间，t2增长火
计算热探头和水喷淋的启动 时间，用户自定义火源类型
计算水喷淋和与卷帘联动的 通风口的启动时间
大空间烟气控制程序
大空间烟气控制程序
火灾防治工程工具
计算流体动力学（CFD）模拟
• 湍流处理方法：
• LES: Smagorinsky亚网格湍流模型（default）
ijk ijk (CS )2 S
S 2(u )2 2(v )2 2(w)2 (u v )2 (u w)2 (v w)2 2 ( u)2
x
y
z x y z x z y 3
kijk
c p ijk
Pr
• 场-区-(网)模型
o 三种模型结合起来实用 o 起火区域或强通风区域用场模拟，较近区域用区域模
拟，较远区域用网络模拟
火灾的模拟工具
• 确定性模型：
o 区域模型、场模型、专用模型
模型类别
模型名称 ASET ASET-B FIRST
开发机构 NIST(U.S.) NIST(U.S.) NIST(U.S.)
Fire Dynamics Simulator (FDS)
基于FDS的电缆火灾模拟
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。
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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。
这只是一个简单的火源，有单位面积热释放速度（HRRPUA），单位是kW/m2。
例如：&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.0 /&OBST XB=2.0,4.0,1.0,5.0,0.0,0.3,SURF_IDS='FIRE','INERT','INERT' /这两个语句表示OBST的上表面的边界条件是SURF ID='FIRE'，也就是一个单位面积热释放速率为1000kW/m2的火源，障碍物OBST的上表面积是2×4=8m2，也就是热释放速率为1000×8=8MW的一个火源。
只指定HRRPUA的火源，其功率会在模拟的开始1s时间内立即就达到指定功率。
如下图所示：图2.1 功率为8MW的火源热释放速率图如果要控制火源的速度，可以指定SURF行上边界条件的时间关系曲线。
边界条件可以通过指定的函数或用户自定义的函数来设置成随时间变化的量。
参数TAU_Q表示热释放速度在TAU时间内逐步增加至指定值，并停留在这个值上。
如果TAU_Q是正值，热释放速度以双曲正切函数（t/τ）增加。
若是负值，则以（t/τ）2函数增加[1]。
例如：&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.0 ,TAU_Q=10/&OBST XB=2.0,4.0,1.0,5.0,0.0,0.3,SURF_IDS='FIRE','INERT','INERT' /如下图所示：图2.2前10s热释放速率以双曲正切函数增加的火源图图2.3前10s热释放速率以（t/τ）2函数增加的火源图如果需要tanh或t2以外的函数，那么需要输入用户自己定义的燃烧随时间的变化关系。
这就需要用到RAMP行。
例如：&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.0 ,RAMP_Q='function'/&OBST XB=2.0,4.0,1.0,5.0,0.0,0.3,SURF_IDS='FIRE','INERT','INERT' /&RAMP ID='function',T=0.0,F=0.0 /&RAMP ID='function',T=5.0,F=0.5 /&RAMP ID='function',T=15.0,F=1.0 /&RAMP ID='function',T=25.0,F=0.5 /&RAMP ID='function',T=30.0,F=0.2 /注意：这里的T表示时间，F表示T时刻的热释放速率与最大热释放速率的比值。
上述参数表示的火源如下图所示：图2.4 热释放速率以自定义函数变化图2.2指定HEAT_OF_REACTION设定火源的方法只是指定HRRPUA的火源，没有考虑到火源燃烧过程中的实际情况，只是给出了一个燃烧产生的效果。
而实际中的燃烧可能还有复杂的分解过程，材料的其它性质来影响到燃烧的过程。
上面说到过模拟中只能有一个气态的燃料，也就是说其它的燃料要分解成气体来燃烧。
FDS中描述固体和液体的分解有好几种方法。
采用哪种方法在很大程度上取决于所知的材料性质情况，和分解模型的合适性。
2.2.1固体燃烧物固体物质通过SURF行来描述，SURF行包含组成它的各类物质MATL。
每个MATL可以进行几个反应，指定N_REACTIONS来表示其发生几个反应。
每一个反应可以产生一个固体RESIDUE，水蒸汽，和/或燃料蒸气。
确定每个反应的产物：固体RESIDUE，水蒸汽，和/或燃料蒸气。
这些信息通过yieldsNU_RESIDUE(j)，NU_WATER(j)，和NU_FUEL(j) 来表示。
理想情况下，产物数量的总和应是1，表示反应物的质量守恒。
接下来要制定所知物质的分解速度。
通常情况下，指定REFERENCE_RATE(S-1)和REFERENCE_TEMPERATURE(℃)。
REFERENCE_RATE的默认值是0.1s-1。
REFERENCE_TEMPERATURE(℃)是指在这个温度下，所指材料的质量分数以0.1s-1的速度进行了分解反应。
最后还要指明每单位质量的反应物转化为其它物质时，消耗的能量HEAT_OF_REACTION(j)。
这是因为大多数固相反应是吸热的，需要能量。
通常情况下，只有像水的蒸发这样的简单相变反应才确切的知道其HEAT_OF_REACTION。
对于其它反应，必须靠经验来确定。
一个固体燃烧物例子如下：&MATL ID = 'My Fuel'SPECIFIC_HEAT = 1.0CONDUCTIVITY = 0.4DENSITY = 100.0HEAT_OF_COMBUSTION= 15000.N_REACTIONS = 1NU_FUEL(1) = 1.REFERENCE_TEMPERATURE(1) = 100.HEAT_OF_REACTION(1) = 0. /&SURF ID = 'FIRE'RGB= 230,230,230MATL_ID = 'My Fuel'IGNITION_TEMPERATURE = 50.THICKNESS = 0.30 /&OBST XB=x1,x2,y1,y2,z1,z2, SURF_ID='FIRE'/这个固体物的参数见MATL行，在SURFA行有其点燃温度50℃。
其被一个大功率火源点燃后的燃烧情况如下所示。
图2.5 一个固体燃烧物从引燃到稳定燃烧的热释放速率变化图从图中可见首先是大功率火的燃烧，将其引燃，设置大功率火源20s后熄灭。
剩下的固体物质逐渐稳定燃烧。
2.2.2 液态燃烧物对于一个液体燃料，热学性质与固体材料的相似，但也有一些例外。
燃料的蒸发速度是由方程Clausius-Clapeyron来控制。
这个方法的唯一缺点是，燃料气体的燃烧不管任何的点燃源。
因此，如果指定了一个液体燃料，燃料会立即燃烧。
一个液态燃料盘的例子如下：&MATL ID = 'MY LIQUID'EMISSIVITY = 1.0NU_FUEL = 0.97HEAT_OF_REACTION = 880.CONDUCTIVITY = 0.17SPECIFIC_HEAT = 2.45DENSITY = 787.ABSORPTION_COEFFICIENT = 40.BOILING_TEMPERATURE = 76. /&MATL ID = 'STEEL'EMISSIVITY = 1.0DENSITY = 7850.CONDUCTIVITY = 45.8SPECIFIC_HEAT = 0.46 /&SURF ID = 'ETHANOL POOL'COLOR = 'YELLOW'MATL_ID = 'MY LIQUID','STEEL','STEEL'THICKNESS = 0.01,0.001,0.05TMP_INNER = 25. /这是一个在钢铁制作的盘子里装有性质为MY LIQUID的物体。
MATL行上包含BOILING_TEMPERATURE告诉FDS利用它的液体分解模型。
它也自动设置N_REACTIONS=1,也就是只有一个反应，从液体转变为气体燃料的相变。
要注意ABSORPTION_COEFFICIENT对于液体的作用。
这表示液体对热辐射的吸收。
它对燃烧速度的作用很重要。
一个液体燃料盘的热释放速率如下图所示：图2.6 一个液体盘火随着燃烧逐步增大热释放速率图由图可见液态燃料盘燃烧时，热释放速率会持续增加。