FDS软件介绍及实例应用

FDS软件简介

及应用实例

姓名：尚胜美学号：S11040655

班级：机电研11-3

主要内容1、FDS软件概述2、FDS软件操作3、实例：室内火灾模拟1、FDS软件概述1.1

FDS软件介绍1.2Pyrosim相关简介1.1FDS软件介绍

FDS（FireDynamicsSimulator）是一种以火灾中流体运动为主要模拟对象的计算流体动力学软件，由美国国家标准技术研究所（NIST）开发。FDS重点是计算火灾中的烟气流动和热传递过程。

主要是解决消防工程中的实际问题，也可为火灾科学的理论研究作指导。进行FDS模拟是为了得到一系列有关烟雾、温度、毒气等相关参数，再对实际工程进行设计，以保证一旦火灾发生，其烟雾保持在一定的高度之上，毒气的浓度在一定的范围内，从而不会威胁到疏散人员的安全。1.1FDS软件介绍FDS火灾模拟软件包含FDS和SmokeView两部分。FDS是软件的主体部分，主要用于完成模拟场景的构建和计算。

FDS可以模拟:火灾驱动的传热；温度分布、毒气浓度、烟气流动；热辐射和对流；喷淋、探测装置的火灾响应；1.1FDS软件介绍SmokeView是一个可视化程序，是FDS计算结果显示程序，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。1、FDS软件概述1.1

FDS软件介绍1.2Pyrosim相关简介1.2Pyrosim相关简介Pyrosim是美国国家标准技术研究所在FDS基础上发展而来的，是FDS进行前处理和后处理的图形用户界面，可以进行三维图形化前处理，编辑效果可视。与FDS命令相比，Pyrosim构建场景更直观简便，模块的辅助创建可直接调用FDS计算核心，实现Smokeview并输出数据。1.2Pyrosim相关简介Pyrosim软件是美国RJA公司开发的FDS建模工具,建筑工程师和消防工程师对它广泛使用，用来建模；PyroSim被用来建立消防模拟，并对火灾中烟气的运动、温度、和毒气浓度进行准确预测分析,该软件可以建立模型，导入FDS软件。PyroSim不仅能够比较方便的进行建模计算,可以快捷的进行模型预览，还可以自动编写FDS输入文件。主要内容1、FDS软件概述2、FDS软件操作3、实例：室内火灾模拟

2、FDS软件操作2.1文件设置FDS的输入文件中需要包含：1控制区域内建筑的几何形状2计算单元的尺寸3网格划分4火源的设定5燃料类型6材料的热物性7边界条件8探测器布置2.1文件设置FDS的输出文件应该包括：密度、温度、速度、压力、热释放速率、燃烧产物的浓度、混合分数、以及热流和辐射热等等。

2、FDS软件操作2.2操作步骤使用FDS和Smokeview的一般步骤:①建立一个FDS输入文件；②运行FDS,然后FDS生成一个或多个输出文件。FDS数据的输出主要有以下几种形式:a、以在计算区域内任何位置设置测点,获得所需参数在该位置随时间的变化趋势。b、获得任意位置二维平面各种参数的变化。c、得到特定参数在三维空间内的等值面图。d、获得某一特定时间内所设定参数的静态数据,这些数据可以用二维或三维图片的形式表现出来③运行Smokeview来分析由第2步产生的输出文件。2.2操作步骤创建网格输入物质材料数据预备工作创建实体定义边界条件核对运行查看结果创建表面分析数据预备工作：将现实转化成物理模型，确定所建模型空间数据、所需物质材料，搜集材料性质相关数据等。网格划分：网格划分关乎模拟精度，故划分网格应尽量满足一下两点要求。①网格在三个方向的尺寸最好接近；②划分好的网格应符合2u3v5w，其中u、v、w为整数。

2、FDS软件操作2.3界面操作主界面2.3界面操作帮助栏基本操作编辑栏文件编辑栏模型编辑栏探测器编辑栏人员疏散输出编辑栏FDS求解编辑栏视图编辑栏主要内容1、FDS软件概述2、FDS软件操作3、实例：室内火灾模拟3、实例：室内火灾模拟3.1输入反应和材料数据3.2创建网格3.3创建表面3.4创建家具3.5创建边界3.6定义燃烧器和地板3.7创建记录装置3.8确定仿真性能3.9运行FDS3.10查看结果分析数据3.1输入反应和材料数据ModelEditLibraries编辑库Category分类Gas-phaseReaction气相反应将POLYURETHANE(聚氨酯）反应导入到当前模型3.1输入反应和材料数据ModelEditLibrariesCategoryMaterials材料将FOAM,GYPSUM,YELLOWPINE(泡沫、石膏、黄松木）导入到当前模型保存模型FileSaveAs另存为选择一个位置保存模型，由于FDS模拟会生成许多文件和大量的数据，所以最好是建立一个新文件夹。3.2创建网格在本例中网格大小0.1m，在几何学上，便于燃烧物的热释放率得到精确的仿真结果。ModelEditMeshes编辑网格房间长：5.2米宽：4.6米高：2.4米确定燃烧参数在本例中只有聚氨酯反应，故在导航视图双击POLYURETHANE，查看聚氨酯属性。3.3创建表面1黄松木质地板表面ModelEditSurfacesNewSurfaceName:Pine松木

SurfaceType:Layered分层质地Texture:psm_spruce.jpg杉木材料Thickness:0.01MassFraction质量分数:1.0Material:yellowpine3.3创建表面2石膏墙表面ModelEditSurfacesSurfaceName:GypsumSurfaceType:LayeredColor:灰色RGBof0.7,0.7,0.7材料Thickness:0.013MassFraction:1.0Material:Gypsum石膏3.3创建表面3室内装潢材料表面ModelEditSurfacesSurfaceName:UpholsterySurfaceType:LayeredColor:RGBof0.4,0.2,0.0Thickness:0.1MassFraction:1.0Material:Foam泡沫表面支撑衬垫SurfacePropsBacking:绝缘InsulatedReaction：AllowtheObstructiontoburnaway反应允许障碍物燃尽3.3创建表面4燃烧器表面在沙发上创建一个原始燃烧器表面，这个燃烧器以恒定的释放率释放热将会点燃室内装潢材料。ModelEditSurfacesSurfaceName:BurnerSurfaceType:Burner热释放率HeatReleaseRate：10003.4创建家具1沙发组创建沙发组目的：帮助我们组织有关沙发的输入ModelNewGroup

父组ParentGroup:Model

组名GroupName:沙发组Couch3.4创建家具2沙发底座ModelNewObstructionDescription:BaseGrouplist:Couch几何位置GeometrySurfaces:Single石膏Gypsum3.4创建家具沙发底座3.4创建家具3弹性坐垫ModelNewObstructionDescription:弹性坐垫SeatcushionGrouplist:CouchGeometryBoxPropertiesSurfaces:SingleUpholstery室内装潢3.4创建家具弹性坐垫3.4创建家具4沙发右扶手ModelNewObstructionDescription:Rightarmrest右边扶手Grouplist:CouchGeometryBoxPropertiesSurfaces:SingleUpholstery室内装潢3.4创建家具沙发右扶手3.4创建家具5沙发左扶手在3D视图下右击rightarmrest选择Copy/Move模式Mode复制Copy水平移动OffsetX=1.8在导航视图中将Rightarmrest[1]重新命名为Leftarmrest。3.4创建家具沙发左扶手3.4创建家具6沙发靠背ModelNewObstructionDescription:BackcushionGrouplist:CouchGeometryBoxPropertiesSurfaces:SingleUpholstery室内装潢3.4创建家具沙发靠背第一个沙发3D视图3.4创建家具7第二个沙发在导航视图，右击Couch选择Copy/MoveModeCopyOffset

X=-1.3Y=-3.6在导航视图中将Couch[1]重新命名为Couch2.3.4创建家具第二个沙发在导航视图，右击Couch2，选择Rotate旋转ModeMoveAngle90基准点BasePointX=0.0，Y=创建家具两个沙发3.4创建家具8衬垫（地板上）ModelNewObstructionDescription:PadGrouplist:ModelGeometryBoxPropertiesSurfacesSingleUpholstery室内装潢3.4创建家具衬垫3.5创建边界1墙

使用2D视图添加墙体2DView画墙体属性工具.沿着Y=0画墙体3.5创建边界墙3.5创建边界2门在墙上开一个孔来创建门ModelNewHoleDescription:DoorGrouplist:ModelGeometryBoxProperties3.5创建边界门3.5创建边界3开放边界在门的外面添加一个开放的边界

1.在导航视图右击MESH,点击OpenMeshBoundaries2.看到一个名字为VentsforMESH的组,选中所有网格边界，除了VentMinYforMESH右击，选择delete3.5创建边界开放边界在模型上右击，选择ShowAllObjects3.6定义燃烧器和地板在FDS中，用通风孔来描述2D平面对象，所以现在要用通风孔来定义燃烧器和地板。燃烧器以稳定的热释放率释放热量120秒，引起了火灾，相邻的物质达到了引燃温度也开始燃烧。这里，我要在沙发上的燃烧器使用一个通风孔。3.6定义燃烧器和地板1燃烧器ModelNewVentDescription:BurnerGrouplist:ModelSurface:Burner燃烧器GeometryPlaneZ=0.601Bounds3.6定义燃烧器和地板2地板ModelNewVentDescription:FloorGrouplist:ModelSurface:Pine松木GeometryPlaneZ=0.001Bounds3.6定义燃烧器和地板燃烧器和地板在墙上挂一幅画画ModelEditsurfacesNewSurfaceName:pictureSurfaceType:Adiabatic(隔热）textureImportselectpictureDetailsWidth:1.0Height:0.675在墙上挂一幅画画ModelNewVentDescription:PictureGrouplist:ModelSurface:PictureTextureOrigin:RelativetoObject.GeometryPlaneY=4.599Bounds在墙上挂一幅画画3.7创建记录装置1热电偶记录在天花板附近加装一个热电偶DevicesNewThermocoupleLocation在3D视图中右击THCP选择Copy/MoveModeCopyNumberofcopies5.OffsetX=0.0,Y=0.0，Z=-创建记录装置热电偶记录3.7创建记录装置2切片记录对3D结果绘制创建切片记录切片平面可以用来显示2D轮廓在Smokeview显示的结果。通过此分析，会为以后策划保存温度数据。OutputSlices....3.7创建记录装置3边界记录实体表面的温度可以通过选择表面绘制来绘制OutputBoundaryQuantities...WallTemperature3.8确定仿真性能指定运行时间FDSSimulationParameters整个模型的3D视图3.9运行FDSFDSRunFDS…经过1小时24分钟的运行模拟，得到模拟仿真结果。3.9运行FDS3.10查看结果，分析数据显示所有纹理切片燃烧平面3.10查看结果，分析数据运行时间：100s3.10查看结果，分析数据运行时间：200s3.10查看结果，分析数据运行时间：300s3.10查看结果，分析数据运行时间：400s3.10查看结果，分析数据运行时间：500s3.10查看结果，分析数据运行时间：600s3.10查看结果，分析数据从Smokeview模拟看到：1.600s内，每个时刻在X=0.79m平面的温度等温面，这便于用来研究分析不同时刻时室内火灾的温度分布情况。2.在火灾燃烧中，开始只是燃烧点燃烧，而后引起沙发更大面积的燃烧。3.10查看结果，分析数据FDSPlotTimeHistoryResults....RoomFire_devc.csv查看热电偶RoomFire_hrr.csvHRR查看热释放率3.10查看结果，分析数据第一个热电偶X=2.1m，最高温度21.2