厨房火灾数值模拟及分析

实验名称：火灾数值模拟一、实验目的1.1通过实验掌握FDS和pyrosim2010软件基本操作并能建立模型进行模拟实验。1.2通过实验分析和了解火灾烟气浓度以及温度场分布等火灾参数的变化规律。二、实验设备和仪器高性能计算机（一台）三、实验内容通过FDS和pyrosim2010命令语句的学习，编写模型程序和设置相关参数（参数包括：燃烧物质热释放速率，空间环境温度，探测器的布置，设置计算截面等），试运行并调试，最后对计算数据进行处理分析。四、实验原理及步骤4.１实验原理FDS(FireDynamicsSimulator)是由美国国家标准和技术研究院(NIST)研发的火灾模拟软件，它是将模拟空间划分成许多微元控制体以微元控制体为基本单位。模拟计算的精度主要与微元控制体的数量有关，而微元控制体的数量又主要受计算机能力的限制。FDS是以N—S偏微分方程为基础进行数值求解，给出较详细的各种物理量(温度、压力，速度、密度、热释放速率、烟雾组分等)的分布。4.2实验步骤打开安全数值模拟实验室桌面的文件-07shiyan.fds（用记事本的打开方式），找到下列命令行，依次输入下面命令：4.2.1模拟时间设置，注意逗号（模拟100秒）&TIMET_END=100,SYNCHRONIZE=.FALSE./4.2.2网格划分命令，IJK代表XYZ轴，&MESHID='MESH',IJK=50,70,30,XB=0.00,5.00,0.00,7.00,0.00,3.00/4.2.3基本材料参数的设置4.2.3.1地毯材料参数设置，&MATLID='CARPET_MATL',SPECIFIC_HEAT=9.00,CONDUCTIVITY=0.1600,DENSITY=750.00,HEAT_OF_COMBUSTION=2.2300000E004,N_REACTIONS=1,HEAT_OF_REACTION=2.0000000E003,NU_FUEL=0.62,N_T=1.00,THRESHOLD_TEMPERATURE=290.00,N_S=1.00,REFERENCE_RATE=0.1000,REFERENCE_TEMPERATURE=100.00/4.2.3.2火源设定&SURFID='burner',COLOR='RED',HRRPUA=3.0000000E003/4.3.3.3温度探测器布置（注：XYZ后的数据分别表示XYZ轴三个方向上参照坐标原点的坐标）&DEVCID='HD1',PROP_ID='Default',XYZ=2.50,3.50,1.70,LATCH=.FALSE./4.3.4温度和二氧化碳“切片”布置&SLCFQUANTITY='TEMPERATURE',VECTOR=.TRUE.,PBX=2.50/&SLCFQUANTITY='carbondioxide',VECTOR=.TRUE.,PBZ=1.70/（已经由实验指导老师完成）4.4建立实体（利用pyrosim2010）：凳子（见图1）制作步骤：（尺寸是随便输的，与实验的数据可能不一样）图1第1部分：假设尺寸为长×宽×高=0.1m×0.1m×0.3m1.依次点击Model→NewObstruction→Geometry，输入数据：minX=0，maxX=0.1,minY=0，maxY=0.1,minZ=0,maxZ=0.3。见图2第3部分第2部分第1部分图22.再点击Surfaces，在Single后面的下拉选项里选择SPRUCE，点击OK，第1部分就完成了。3.还有3个与第一部分完全相同的物体，为了节省时间，可以利用复制与移动操作来完成：在左侧右击刚才建好的第一部分（名字为Obstruction），再点击Copy/Move,在Mode下面选择Copy，数量为1，offset的X选项里输入0.3，表示移动的距离为0.3m。点击OK即完成复制操作，剩下的两个类似（注意移动的方向）；见图3图3第2部分：尺寸为长×宽×厚=0.4m×0.4m×0.1m1.依次点击Model→NewObstruction→Geometry，输入数据：minX=0，maxX=0.4,minY=0，maxY=0.4，minZ=0.3,maxZ=0.42.再点击Surfaces，在Single后面的下拉选项里选择SPRUCE，点击OK第2部分就完成了。第3部分：尺寸为长×宽×高=0.4m×0.1m×0.4m1.依次点击Model→NewObstruction→Geometry，输入数据：minX=0，maxX=0.4,minY=0，maxY=0.1,minZ=0.4,maxZ=0.82.再点击Surfaces，在Single后面的下拉选项里选择SPRUCE，点击OK第3部分就完成了。注：以上制作的凳子模型是基于原点建立，可以根据需要任意移动/复制，下面举一个例子加以说明：为了方便移动/复制，可以将建好的凳子的所有部件放在一个GROUP(组)里，操作如下：依次点击Model→NewGroup,在Groupname里输入desk(可以为任意名)，然后再左侧依次选中刚才建好的各个物体（Obstruction），右键→ChangeGroup，在Group栏选择desk（图4），再点击OK即可。这样这个凳子就可以整体任意移动了。例如，想要把它同时沿X轴移动5m，沿Y轴移动2m，操作如下：右击desk，再点击Copy/Move,在Mode下面选择Move，数量为1，offset的X选项里输入5,X选项里输入2,点击OK即完成移动操作。图44.5运行程序：（请同学们统一在F盘以自己的名字建立一个文件夹比如xiaoming，如果没有运行结果，本次试验定为不及格）方法一：A．先选中FDS文件，点击鼠标右键，选择“打开方式”→FDS程序开始运行。B．开始→程序→附件→命令提示符：依次输入：cmd↓(表示回车键)F：xiaoming↓(表示回车键)07shiyan.fds↓(表示回车键)程序即可运行。（注：数据将生成在你所建立的文件夹中）方法二：在pyrosim2010中点击图标，在选项卡中选择在弹出的菜单栏中将文件名命名为07shiyan，保存地址为F盘自己建的文件夹，（如图5），点击确定即可。模型运行时间大概为30分钟。五、实验结果分析及实验报告要求程序运行结束后，你所建的文件夹中双击文件07shiyan（SmokeviewDocument），计算结果将会以动态形式演示.温度或烟气切片：（以温度切片为例）a．在画面上点击右键，load/Unload→SliceFile→TEMPERATURE→X=2.5如果需要温度切片图片，点击右键→Options→Render→OneFrame在实验数据文件夹下生成图片。同理，可以获得Z=1.7m处的二氧化碳浓度切片。b．实验探测点温度曲线，在实验数据文件夹打开06shiyan.csv文件，处理时间---温度(HD)曲线，只要求处理时间和探测器（HD）（时间为X轴，温度为Y轴）。请每一位同学将以上实验步骤认真上机操作，最后交一份实验报告，包括：实验名称，实验原理，实验目的，实验内容，实验步骤，以及数据处理。（包括任意时间某截面的温度和二氧化碳浓度分布图，以及时间—温度曲线。请同学们注意：(各组的实验要求如下：)实验1组实验2组实验3组实验4组实验5组椅子2书桌2单人床2单人沙发2电视机1实验6组实验7组实验8组实验9组实验10组床头柜2长沙发1单人床1，床头柜1椅子1，书桌1床头柜1，书桌1一般的木制品材料为：SPRUCE沙发、电视材料（接近）：CARPET_MATL2沙发各部分尺寸数据：依次点击Model→NewObstruction→Geometry，输入数据：3电视机及桌子依次点击Model→NewObstruction→Geometry，输入数据：4床各部分尺寸数据：依次点击Model→NewObstruction→Geometry，输入数据：5床头柜各部分尺寸:依次点击Model→NewObstruction→Geometry，输入数据：6书柜：依次点击Model→NewObstruction→Geometry，输入数据：