火灾模拟软件的选取

火灾模拟软件得选取

在火灾模拟中，影响模拟结果准确性得因素比较多，如所建模型与实际对象得接近程度、网格得划分方法、网格得数量、网格尺寸、湍流模型得选择、各种计^^假设等因素粽会对模拟结果产生影响。同时，各个转件都有自己得优缺点与适用范團，对某一工程设计，如性能化设计项目，选择最合适得转件进行火灾模拟就是一比较重要得问题。

一、火灾模拟

在火灾模拟中，影响模拟结果准确性得因素比较多，如所建模型与实际对象得接近程度、网格得划分方法、网格得数量、网格尺寸、湍流模型得选择、各种计算假设等因素祢会对模拟结果产生影响。(一)概述

丸灾数值模拟就是火灾研究得重要内容之一，但由于火灾现象得复杂性，近几十年来才建立越描述火灾现象得实用数学模型。火灾模型主要分为确定性模型与随机性模型。

火灾数值棧型主要有专家系统(Expert System).区域模型(Zone Model),场模型(Field Model)、网络模型(Network Model)与混合模型(Hybr id Model) o场模型也即CFD模型，主要就是利用计算流体动力学(CFD)技术对火灾进行模拟得模型，由于CFD模型可以得到比较详细得物理量得时空分布，能精细地体现火灾现象，加之需速、大容量计算机得发展，使得CFD 模型得到了越来越广泛得应用。

a前用于火灾模拟得CFD模型主要有：FDS、PH0ENICS, FLUENT等。FDS就是专门针对火灾模拟而开发得CFD软件，简单易用.因此，在火灾模拟中应用最为广泛。而PH0ENICS FLUENT 就是计算流体力学得通用软件，将其用于火灾模拟需要有较强得流体力学背景。因此，应用较少。目前，国内外对FDS得研究比较多，而对于PH0ENICS与FLUENT在火灾模拟方面得应用研究则较少，对各个软件得对比研究更少。

在火灾模拟中，影响模拟结果准确性得因素比较多，如所建模型与实际对象得接近程度、网格得划分方法、网格得数量、网格尺寸、湍流模型得选择、各种计算假设等因素都会对模拟结果产生影响，怎样才能使模拟结果更加准确、可信就是一个急需解决得问题。同时，各个软件都有自己得优缺点与适用范囤，对某一工程设计，如性能化设计项目，选择置合适得软件进行丸灾模拟就是一比较重要得问题.因此，为了能够更好地利用CFD模型进行火灾模拟，有必要对她们进行系统研究。

验证(ver i ifeat ion)与确认(val idation)就是评价数值解精度与可信度得主要手段。长期以来,CFD工作者对CFD转件得验证与确认工作一直没有给予足够得虫视。因此，对于计算结果得可信度,CFD研究人员并不能给出明确得回答。这使得CFD软件得使用者对CFD也持一种矛盾得心态，既想利用CFD这种快捷经济得设计工具，又对CF0得计算结果心存疑虑。如果有条件，可以结合数值计算与模拟实体火灾得方式,进一步验证模型得可靠性。

(二)选取

从转件易用性来瞧，火灾专用模拟转件相对简单，在应用中不需要作复杂设置，使用者只需掌握火灾基本知识即可得到合理得结果，而通用CFD软件对使用者要求较高，使用者需要对流体力学有深入了解，才能得到合理结果，因此，一般火灾模拟选择专用软件为宜。

利用火灾模型进行数值分析前，应着重考虑该模型对所模拟问題得适用性及预測能力，一般情况下，需要事先利用相关试验(已有其她人员进行得试验或自己进行相关试验)对模型进行确认研究。

从模拟准确性来瞧，火灾专用模拟转件由于就是专门针对火灾开发，在槪念模型层面相对于通用软件更接近于其实模型，其数学模型更能反映火灾过程，因此，一般情况下，建议选择火灾专用软件，除非在专用软件无法模拟得情况下才选择通用转件。

使用火灾专用较件时，应看重考虑网格独立性、边界条件设置对模拟结果得影响，使用通用软件时,还应考虑湍流模型、燃烧模型、辐射模型得选择。

火灾模型得验证与确认应包含其对各类火灾参数得预测能力研究，如火场温度、热辐射通量、反应产物得浓度变化（着重研究co、C02、烟密度等）、火场能见度等。

对于通用得CFD较件•如PHOENICS、FLUENT、CFX等，由于其发展比较成熟，其程序一般能够比较准确得反应其所确立得概念模型，因此，对这类模型可以着璽于确认研究；对于专用火灾模拟软件，如FDS 等，已经进行了较多得确认与脸证工作，对于比较常见得火灾场景，如建筑室内火灾等，可以直接用来模拟分析，而对一些特殊得场景，如火灾在狹长双层玻瑪幕墙内得蔓延模拟,还需进行进一步确认研究；对于自行编制得火灾模拟程序，模型得验证工作就是至关重要得，应确保程序能够准确反映概念模型。用SteckIer房间火试脸•对PHONEICS与FLUENT进行了确认研究，就该类实例来说,FLUENT 得准确度要高于PHENICS,但就工程应用来说，在选择合埋得湍流模型、辐射模型，并经过网格独立性检验后，两者得模拟结果一般可满足工程需要。

丸灾发展具有确定性与随机性得特点，火灾试脸得影响因素较多，在选择确认试脸时，应尽量选择可虫复性强得试脸，并应注重采用不同火灾场景下得火灾试验对其进行确认研究，以便更好地检验模型得可信度。

二、蹟散模拟

当前世界上开发得人员疏散软件数目众多，据统计，有文献记栽得疏散软件有22个,其她未公开得也不在少数。所以，在选用模型时一定要结合有待解决得实际问題与模型得适用性来进行选择。

（一）概述

建筑彷火设计得主要a标之一就是砌保人身安全。建筑安全疏散得性能化设计•就是要求所设计得疏散设施能够保证建筑中得全部人员有足够得时间安全疏散到安全得地方°评价指标包括建筑得安全出口、疏散楼梯得宽度、疏散雌离就是否满足建筑内使用人员得疏散需要，人员得疏散所需时间就是否大于火灾条件下得可用疏散时间•

安全疏散时间判据，主要按照火灾发展与人员疏散时间为同时沿一条不可逆得时间线进行，保证建筑物内人员安全疏散完毕所需时间必须小于火灾发展到危险状态得时间•

火灾中人得疏散过程就是在人得意识千预下，感知、认知火灾与环境信息与行为决炭以及执行决策得过程，就是一种在时间压力下得人体位移。由于人得行为受到年龄、身离、体重. 敏捷度、习性、行动能力等心理与生理状态与文化背景与受教育程度得影响，十分复杂，同时人员在建筑内得实际状况以及建筑空间特性,如人员得分布情形、熟悉环境得程度、人数及其组成与楼梯或出口得宽度、照明、走道宽度、数量、建筑鬲度等都对人员疏散结束所需时间与可用于人员疏散得时间有很大影响。

人员跋散时间为火灾探测报警吋间.人员预动时间与人员跋散运动时间之与。在计算疏散运动时间时，通常釆用1、5〜2得安全系数来考虑设计计算中得不确定性因素。

在人员安全疏散得研究方面，由于对所采取得措施就是否能达到性能化设计得预期目标，同时如何对保证人员生命安全得目标进行合理得评价都缺乏科学依据，所以全世界在这方面得研究都处于是步阶段。人员疏散较件方面，有关研究人员在不斷加大这方面软件得研究开发力度。国外从20世纪80年代初开始就展开了人员疏散基础数据及疏散模拟软件方面得研究，并把疏散研究得成果及时得应用到了建筑性能化设计中，我国也于近年来展开了这方面得研究.

（二）疏散模型分类

人员疏散计算方法主要有两种：水力模型与人员行为模型。

1.水力疏散模型

最常用得方法就是水力疏散模型，它通过将人在跋散通道内得走动模拟为水在管道内得流动来进行计算。这一方法得缺点就是它完全忽略掉了人得个体特性，而将人群得疏散作为一种整体运动。水力疏散模型通常对人员疏散过程作如下保守假设；

1）聽散人员具有相同得特征，并且祢具有足够得身体条件蔬散到安全地点；

2）疏散人员就是清醒得，在疏散开始得时刻一起井然有序地进行疏散，且人员在疏散过程中不会中途返回选择其它跋散路径；

3）在疏散过程中，人流得流量与疏散通道得宽度成正比分配，即从某一出O疏散得人数按其宽度占出口总宽度得比例进行分配；