【2017年整理】FDS技术翻译文档.doc

PAGE PAGE 41 2模型和场景定义 2.1模型文档 本节简要介绍了由ASTM E提供的火灾动态模拟框架，给出了模型的主要特征、发展历史，物理假设的优化等。更多关于算法本身的细节参见下一章。 2.1.1模型名称和版本 模型的名字为火灾动态模拟 NIST 或FDS. FDS采用 Fortran 90 计算机编程求解流体动力学控制方程）,是辅助程序用 C/OpenGL 语言，用于显示计算结果图象和动画的子程序）. FDS版本1发布于 2000年4月，版本2发布于2001年12月，版本3发布于2002年11月，必威体育精装版版本是2004年7月，.主要的变化在物理模型和输入参数模块）.次要的变化和缺陷的弥补随着版本号的增加而被公布。此外，大量的来源于用户反馈信息的缺陷补丁被编译在诊断输出文档的顶部 2.1.2模型类型 FDS计算流体动力学模型用来解决 流体流动驱动的火灾模型. h an emphasis on smoke and模型用于求解N-S方程，主要适用于低速流场、来自于火灾的烟气和热传输导致的热驱动流动）. 模型的基本方程为质量，动量，能量方程。因为对全湍流N——S方程没有分析解，需要用数值解法解方程，计算区域必须被分成三维的小立方体网格。模型把在每个单元中的物理条件作为是时间的函数。 2.1.3模型开发者 火灾动态模拟 (FDS) 由Building的火灾研究公司和国家标准和技术研究所的火灾研究试验室研制和支持。。VTT Building and Transport in Finland的大力资助推动了模型的发展。其他的捐赠者见致谢。 2.1.4相关出版物。 每个版本的 FDS and Smokeview的文献分三部分。FDS 技术参考指南，FDS 用户指南 [11], Smokeview 用户指南[12]. 用户指南只描述计算程序用的原理. 技术参考指南提供理论和详细的算法, 并所进行的研究进行了核实和确认 有很多介绍模型不同部分资料。在FDS中求解的基本方程组已被公式化， 见Rehm and Baum in the Journal of Research of the National Bureau of Standards [9]. 国家标准和技术研究所80年代和90年代开发了基本的水力学运算法则，合并了很多著名的算法见文献Anderson, Tannehill and Pletcher [13], Peyret and Taylor [14],和 Ferziger and Peri′c [15].最后一本书很好地描述了大涡模拟技术和提供了关于这个课题的必威体育精装版出版物的参考书目。以及适合燃烧系统的数值技术，见Oran and Boris [10].部分混合燃烧模型） 见Bilger [16].热疏运理论见 Holman [17] and Incropera [18]. Thermal radiation（热辐射） 见Siegel and Howell [19]. 大量的关于火灾的知识见SFPE 火灾消防工程20].见 Drysdale [21] and Quintiere [22]. 2.1.5控制方程和假设条件 下面简要介绍FDS主要组成部分. 关于控制方程和假设条件的详细资料见 3.2. 水力模型: FDS 求解N-S方程，主要适用于低速流场、来自于火灾的烟气和热传输导致的热驱动流动，核心算法是显示预校正方案）, 时间和空间采用非线性计算。.湍流处理采用大涡模拟的Smagorinsky形式，如果网格划分得足够细致可以做直接的数值模拟。大涡模型是运行的默认模型。 燃烧模型:在大部分运用中，FDS 用部分混合燃烧模型。混合比例为定量，作为燃料，定义为流场某点的气体比例。模型假设燃烧是混合控制, 燃料和氧气的反应速度无限大，反应物和产物的质量用状态关系式以及通过结合简化分析和测量得到经验表达式中的混合比表示。 辐射运输模型: 辐射热运输方程包涵在解决非扩散气的辐射运输方程中，在一些例子中采用宽能带模型。对于对流传输用与有限体积法FVM相似的技术解决,. 采用大约100离散角, 有限体积处理器需大约15 % CPU计算时间,给出了 复杂的辐射热传递.和水滴能够吸收热辐射的最合理的计算成本. 这在迷雾机和撒水车中很重要，吸收系数基于 Mie 理论 几何模型: FDS 近似地采用直线型网格.用户规定用矩形网格，和默认的网格一致， 边界条件: 所有的固面被指定为热边界条件，另外燃烧材料的资料放在数据库根据名字调用，物面之间的热和质量疏运通常根据 经验关系式,.但是，当做直接的数值模拟时，直接计算热和质量运算是可能的 2.1.6数据输入模型 FDS所有的输入参数由用户创建的文本文档输入，这些文献包括的信息有（数模网格）,周围环境