用祝融FDS和Pyrosim高效模拟隧道火灾

用祝融FDS和Pyrosim高效模拟隧道火灾

引用

CSDN

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来源

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https://blog.csdn.net/sweetrainw/article/details/123800646

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https://m.inf.qq.com/read/1029975971/6

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https://blog.csdn.net/sweetrainw/article/details/105945754

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https://wenku.csdn.net/doc/52acpubs0d

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https://www.zhixinglab.com/zhurongfdsfeatures

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https://www.pyrosimchina.com/productinfo/127725.html

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https://www.reachsoft.com.cn/productinfo/1481515.html

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https://www.cmct.cn/index.php?c=show&id=410

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http://www.zhixinglab.com/zhurongfdstutorial

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https://www.pyrosimchina.com/newsinfo/1652189.html

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https://www.reachsoft.com.cn/Pathfinder

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https://html.rhhz.net/GLJTKJ/201511016.htm

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https://zhixinglab.com/jc-detail/b7waXxkb

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https://zhurongfds.com/newsinfo/5868395.html

随着城市化进程的加快，隧道作为重要的交通基础设施，其安全问题日益受到关注。火灾是隧道运营中面临的主要风险之一，因此，准确预测火源扩散及烟雾运动对于隧道安全至关重要。祝融FDS和Pyrosim作为两款专业的火灾模拟软件，为隧道火灾模拟提供了强大的技术支持。

祝融FDS是一款功能强大的火灾模拟软件，支持多种数据导入、三维建模、材料属性设置等，能够精确模拟火灾场景。其核心功能包括：

• 几何建模：支持二维和三维视图，用户可以通过3D视图直观地查看模型，并使用移动、缩放、旋转等工具进行多维度操作。
• 材料属性设置：允许用户导入或自定义材料，详细设置固体和液体材料的热属性及热解特性，确保模拟准确性。
• 火源定义：通过定义和管理原始种及集总物种，用户可以准确模拟燃烧过程、温度分布和烟雾产生。
• 探测设备：可模拟多种传感器响应，如温度和烟雾浓度监测，支持火灾预防和应急响应。
• 结果可视化：提供2D切片、3D切片、等值面、Plot3D绘图及数据统计，帮助快速识别关键信息。

Pyrosim则是一款专注于烟气流动分析的软件，主要用于消防动态仿真模拟。其特点包括：

• 场景功能：允许用户创建和管理复杂的火灾场景，支持多种火灾模型和烟气流动模拟。
• 快捷键操作：通过快捷键可以提高工作效率，如新建工况（Ctrl+N）、打开工况（Ctrl+O）、保存工况（Ctrl+S）等。
• 三维图像操作：支持模型旋转、放大、移动等操作，用户可以通过快捷键或鼠标操作来调整视角。

1. 创建计算域

首先需要定义计算域，即模拟的空间范围。在祝融FDS中，可以通过以下步骤创建计算域：

&MESH
 IJK=100,100,10   ! 网格划分：长100m，宽100m，高10m
 XB=0.0,100.0,0.0,10.0,0.0,10.0  ! 定义计算域范围
/

2. 定义隧道结构

隧道结构可以通过障碍物（OBST）来定义。例如，隧道的底面、顶面和侧面都可以用混凝土材料来设置：

&MATL ID='Concrete', TYPE='SOLID'  ! 定义混凝土材料属性
 RGB=128,128,128  ! 材料颜色
 CONDUCTIVITY=.1  ! 导热系数 [W/m.K]
 SPECIFIC_HEAT=900  ! 比热容 [J/kg.K]
 DENSITY=2300  ! 密度 [kg/m^3]
/

&SURF ID='Wall_Concrete'
 MATL_ID='Concrete'  ! 壁面材料设为混凝土
 THICKNESS=0.5  ! 壁厚 [m]
/

&OBST
 XB=0.0,100.0,0.0,10.0,0.0,0.0  ! 隧道底面
 SURF_ID='Wall_Concrete'  ! 底面材质
/
&OBST
 XB=0.0,100.0,0.0,10.0,10.0,10.0  ! 隧道顶面
 SURF_ID='Wall_Concrete'  ! 顶面材质
/
&OBST
 XB=0.0,0.0,0.0,10.0,0.0,10.0  ! 隧道左侧面
 SURF_ID='Wall_Concrete'  ! 左侧材质
/
&OBST
 XB=100.0,100.0,0.0,10.0,0.0,10.0  ! 隧道右侧面
 SURF_ID='Wall_Concrete'  ! 右侧材质
/

3. 设置火源移动

火源移动是隧道火灾模拟中的关键环节。可以通过设备（DEVC）和控制器（CTRL）来实现火源的移动：

! 移动火源设置
&DEVC
 QUANTITY='TEMPERATURE'  ! 监测温度
 XYZ=50.0,5.0,1.0  ! 初始位置在隧道中央
 ID='Moving_Fire_Source'  ! 设备标识符
/
&CTRL
 ID='Fire_Movement_Controller'  ! 控制器标识符
 FUNCTION_TYPE='RAMP'  ! 使用斜坡函数控制火源移动
 RAMP_ID='Linear_Ramp'  ! 斜坡函数标识符
 PROPERTY=1.0  ! 移动速度 [m/s]，可根据需要调整
/
&RAMP
 ID='Linear_Ramp'
 X=0.0,120.0  ! 时间范围
 Y=0.0,100.0  ! 距离范围，对应隧道长度
/
&FIRE
 ID='EV_Fire'
 XYZ=50.0,5.0,1.0  ! 初始位置
 HRR=5000000.0  ! 火源热释放速率 [W]
 CTRL_ID='Fire_Movement_Controller'  ! 关联控制器实现移动
/

4. 设置探测设备和消防系统

为了模拟火灾预警和应急响应，需要设置探测设备和消防系统。例如，可以设置温度探测器和烟雾探测器：

&DEVC
 QUANTITY='TEMPERATURE'  ! 温度探测器
 XYZ=50.0,5.0,2.0  ! 探测器位置
 ID='Temperature_Sensor'  ! 设备标识符
/
&DEVC
 QUANTITY='SMOKE'  ! 烟雾探测器
 XYZ=50.0,5.0,2.0  ! 探测器位置
 ID='Smoke_Sensor'  ! 设备标识符
/

招商交科联合浙高运在浙江省义东高速公路西甑山隧道开展的火灾试验，为隧道火灾模拟提供了重要的实证基础。该试验聚焦隧道火灾事故应急处置重点难点，系统测试了不同风速条件、不同火灾规模对检测结果的影响，并邀请百余名志愿者开展人员逃生试验，获取了人员逃生的总体时间、疏散速度、行为特征等试验数据。

使用祝融FDS和Pyrosim进行隧道火灾模拟时，需要注意以下几点：

1. 模型精度：计算域的大小和网格划分直接影响模拟精度，需要根据实际场景合理设置。
2. 材料属性：准确的材料属性设置是模拟结果可靠性的关键，需要参考实际材料的热物理特性。
3. 火源参数：火源的热释放速率（HRR）需要根据实际情况设定，可以参考相关实验数据或标准规范。
4. 探测设备布局：探测设备的位置和数量会影响预警系统的有效性，需要合理布置。

通过祝融FDS和Pyrosim，用户可以高效地搭建和运行隧道火灾模型，为隧道安全设计和应急救援提供科学依据。无论是从头开始自行建模还是使用预设模板，这两款软件都能极大提高工作效率并简化实施难度。