火灾数值模拟的选取知识点
适用考试:一级消防工程师考试
考试科目:《消防安全技术综合能力》
科目知识点:火灾数值模拟的选取
从软件易用性来看,火灾专用模拟软件相对简单,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的结果,而通用CFD软件对使用者要求较高,使用者需要对流体力学知识有深入了解,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题的适用性及预测能力,一般情况下,需要事先利用相关试验(已有其他人员进行的试验或自己进行相关试验)对模型进行确认研究。从模拟结果的准确性来看,火灾专用模拟软件由于是专门针对火灾开发的,在概念模型层面相对于通用软件更接近于真实模型,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的情况下才选择通用软件。
使用火灾专用软件时,应着重考虑网格独立性、边界条件设置对模拟结果的影响,使用通用软件时,还应考虑湍流模型、燃烧模型、辐射模型的选择。
火灾模型的验证和确认应包含其对各类火灾参数的预测能力研究,如火场温度、热辐射通量、反应产物的浓度变化(着重研究C0、C02、烟密度等)、火场能见度等。
对于通用的CFD软件,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地反映其所确立的概念模型,因此,对这类模型可以着重于确认研究;对于专用火灾模拟软件,如FDS等,已经进行了较多的确认和验证工作,对于比较常见的火灾场景,如建筑室内火灾等,可以直接用来模拟分析,而对于一些特殊的场景,如火灾在狭长双层玻璃幕墙内的蔓延模拟,还需进行进一步确认研究;对于自行编制的火灾模拟程序,模型的验证工作是至关重要的,应确保程序能够准确反映概念模型。
利用Steckler房间火灾试验对PHOENICS和FLUENT进行确认研究,就该类实例来说,FLUENT的准确度要高于PHOENICS,但就工程应用来说,在选择合理的湍流模型、辐射模型,并经过网格独立性检验后,二者的模拟结果一般均可满足工程需要。
火灾发展具有确定性和随机性的特点,火灾试验的影响因素较多,在选择确认试验时,应尽量选择可重复性强的试验,并应注重采用不同火灾场景下的火灾试验对其进行确认研究,以便更好地检验模型的可信度。
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