火災數值模擬的案例
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 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
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 學習記錄——Workbench含斜拉索&橋梁&小車行駛過程數值模擬
駛過程數值模擬
駛過程數值模擬
今天學習的案例是Workbench含斜拉索&橋梁&小車行駛過程數值模擬。難點是小車行駛過程中整車產生的重力引起的輪胎變形的不同等效形式和復雜時域載荷如何施加到系統模型當中。
本案例還是遵循377原則，即三大步三小步。如圖所示。
1.前處理
1.1幾何模型系統的構建
導入模型如圖所示。
1.2材料模型系統的構建
密度：7850
楊氏模量：210e9
泊松比：0.3
1.3有限元模型系統的構建
1.3.1材料賦予
1.3.2連接關系：轉動、固定和移動
1.3.3網格劃分
2.求解
2.1載荷邊界條件
轉動副
2.2位移邊界條件
2.3求解設定
時間0.1s，初始步數25，最小步數20，最大步數250，打開大變形。
下面是本案例的思維導圖。
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 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 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。
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 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 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 KFX/EXSIM火災爆炸CFD模擬仿真軟件
KFX
Kameleon FireEx KFX? 是目前在氣體擴散、火炬和火災模擬方面處于國際領導地位的CFD軟件，并逐漸成為燃燒和火災領域的工業標準。其最早是由ComputIT公司聯合NTNU（挪威科技大學）和SINTEF（挪威科技工業研究院）共同研發，軟件融合了工業流體和燃燒問題領域先進的技術以及廣泛的國際經驗。
軟件的主持開發者Bj?rn F. Magnussen教授，是渦耗散概念（EDC）的提出者和發展者。EDC是對燃燒數值計算領域的一項重要貢獻，在工業領域具有廣泛的應用。EDC目前已經集成在世界上絕大多數商業CFD軟件中，解決湍流燃燒問題。
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 【CFD數值模擬算例】船舶運動數值模擬自動化智能化方法
船舶運動數值模擬自動化智能化防范
【計算軟件】OpenFOAM開源平臺
【仿真平臺】自建高性能計算集群
【算例說明】基于OpenFOAM流體力學開源軟件提出了船舶運動值模擬自動化和智能化方法，可使計算流程自動完成；通過逐個分析不同參數的影響，智能化分析多工況數值模擬結果和大數據平臺，可得到優化的計算參數，從而使數值模擬的人工處理部分最大限度地減少，同時計算過程達到最大程度地簡化，數值計算結果可靠，可滿足工程應用的需求。自動化和智能化處理的概念和方法，也可用于其他數值模擬領域。
【工程應用】船舶阻力、螺旋槳敞水、船槳舵自航等
【創新貢獻】自動化計算流程（一鍵計算）+智能化計算參數優化
【算例文件】關注微信公眾號“云數仿真”進行咨詢或聯系jianchen122004@126.com
更多精彩內容請關注微信公眾號“云數仿真”...
展開 【CFD數值模擬算例】水面浮體（浮式風電塔）與波浪的流固耦合動力響應數值模擬
2、波浪模擬
使用譜分析方法或其他波浪生成技術，模擬實際海洋環境中的波浪。
調整波浪參數，如波高、波長、周期等，以匹配實際條件。
3、流固耦合分析
設置浮體與流體之間的交互邊界條件。這通常涉及到動網格技術，以適應浮體的運動。
應用合適的數值方法，如有限元法(FEM)或有限體積法(FVM)，解決流固耦合方程。
4、動力響應計算
求解浮體的運動方程，得到其位置、速度和加速度隨時間的變化。
分析浮體的動力響應，包括振幅、頻率和響應譜等。
5、結果可視化與驗證
使用可視化工具，展示浮體的運動軌跡、波浪形態和流體動力變化。
通過與實驗數據或其他可靠來源的對比，驗證模擬結果的準確性。
6、參數化與優化
改變浮體的幾何參數、材料屬性或運行條件，觀察其對動力響應的影響。
基于數值模擬結果，提出浮式風電塔設計的優化建議。
7、模擬報告與文檔
編寫詳細的模擬報告，記錄模型設置、方法、結果和結論。
整理相關的文檔和腳本，確保模擬過程可重復和可追溯。
通過這些步驟，可以對水面浮體（如浮式風電塔）與波浪的流固耦合動力響應進行詳細的數值模擬，以支持工程設計和決策。
文章內容轉自：“云數仿真”公眾號
展開 專家解答 | GMS地下水數值模擬、地面沉降數值模擬實踐技術應用與案例分析
通過對案例模型的實操強化培訓，不僅使學員掌握地下水數值模擬軟件GMS10.1的全過程實際操作技術的基本技能，而且可以深刻理解模擬過程中的關鍵環節，以解決實際問題能力。同時為滿足環評從業人員進一步加強地下水數值模擬以解決《環境影響評價技術導則－地下水環境》（HJ 610－2016）實施過程中的困難。
培訓目標：
1.掌握GMS的建模流程，包括三維地質結構建模、直接建模及概念模型建模，熟悉軟件的基本操作。
2.掌握GMS基本模塊TIN、Solids、Modflow2000/2005、MT3DMS、MODPATH、PEST、SEAWAT在模擬地下水流動、地下水溶質運移、質點運移和海水入侵模塊的應用過程。
3.掌握GMS模型輸出數據的處理，相關圖件的編制和模擬結果的三維可視化展示。
4.能夠利用數值模型進行均衡計算和地下水資源量評價。
5.領會最新地下水環境影響評價導則（HJ 610-2016），掌握地下水環評報告的撰寫提綱和撰寫要點。
6.通過手把手的5個實例操作指導和面對面討論交流，使學員能夠全流程掌握數值模擬方法，并能夠對模擬中出現的問題進行快速診斷處理。（請提前配置學習所需軟件環境，所需自備）
課程內容詳情
學時與證書頒發：
參加會議的學員可以獲得《地下水建模及環評技術應用》專業技術培訓證書及學時證明，上網可查。
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