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高速铁路隧道救援站火灾烟气控制方案及仿真软件

时间:2023-09-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:该软件应用范围很广,包括日常的炉火、房间火灾以及电气设备引发的多种火灾。Pathfinder可以计算每个人员的独立运动并给出一套独立的参数,通过三维动画展现人员疏散的整个过程。Pathfinder包含SFPE和Steering两种人员运动模式。

高速铁路隧道救援站火灾烟气控制方案及仿真软件

5.3.2.1 PyroSim

Thunderhead Engineering PyroSim简称PyroSim,是由美国国家标准与技术研究院研发的专门用于火灾动态仿真模拟的软件。PyroSim是在FDS的基础上发展起来的,为火灾动态模拟提供了一个图形用户界面。软件以计算流体动力学为理论依据,模拟预测火灾中的烟气、CO等有毒有害气体的流动,火灾温度以及烟气浓度的分布。该软件应用范围很广,包括日常的炉火、房间火灾以及电气设备引发的多种火灾。

PyroSim的主要功能包括:

(1)使用平面图和倾斜的墙壁编辑几何,以及其他强大的工具。

(2)综合FDS和Smokeview执行。

(3)全面支持64位操作系统。

(4)多个模型同时运行模拟。

(5)导入现有FDS模型。

(6)直接导入AutoCAD的DXF文件或作为背景图像使用。

PyroSim软件为用户提供了一些常用探测设备、传感器、消防系统的参数以及建筑材料的数据,用户可以根据实际需求和环境要求创建新的材料或修改设备参数等,同时PyroSim软件还支持DXF格式的CAD三维模型和FDS格式的模型文件的导入,大大降低了工作量,提高了建模效率

5.3.2.2 Pathfinder

Pathfinder是美国Thunderhead Engineering公司开发的基于人员进出和运动的模拟器。它提供了图形用户界面的模拟设计和执行,以及三维可视化工具的分析结果。人员运动的环境是一个完整的三维三角网格设计,以配合实际层面的建设模式。Pathfinder可以计算每个人员的独立运动并给出一套独立的参数,通过三维动画展现人员疏散的整个过程。

Pathfinder包含SFPE和Steering两种人员运动模式。SFPE模式中,软件通过人员密度确定不同区域的人员行为和速度,人员会寻找最近的出口但相互之间不影响;在Steering模式中,软件通过路径规划、指导机制、碰撞处理相结合控制人员运动,如果人员之间的距离和最近点的路径超过阈值,软件可以再生新的路径,以适应新的形势。

Pathfinder的主要特点:(www.xing528.com)

(1)三维动画视觉效果展示灾难发生时的场景。

(2)准确确定每个个体在灾难发生时的最佳逃生路径和逃生时间。

(3)内部快速建模与DXF、FDS等格式的图形文件的导入建模相结合。

(4)构筑物区域分解功能,同时展示各个区域人员逃生路径。

5.3.2.3 FDS+Evac

FDS+Evac 是基于Helbing的社会力模型开发的。该软件一般将人员等价为自驱动的有几何和物理特性的粒子,人员在运动过程中,会受到“社会心理力”的作用。建筑内存在一个引导人员“流动”符合流体力学规律的虚拟流场,如同在出口设置一台抽风机,吸引人员从建筑中流出来。该流场是一种理想化模型,不考虑人员的“再进入行为”“羊群行为”“回避行为”等对流场的影响。

FDS(Fire Dynamics Simulator)是美国国家标准研究所(NIST:National Institute of Standards and Technology)建筑火灾研究实验室(Building and Fire Research Laboratory)开发的模拟火灾中流体运动的计算流体动力学软件,该软件运用了场模拟的思想。FDS采用数值方法求解一组描述热驱动的低速流动的Navier-Stokes方程(黏性流体方程),重点计算火灾中的烟气流动和热传递过程。模拟求解后可获得相关测量点位置的温度、CO浓度、CO2浓度、O2浓度、能见度等参数数据,并可以直接观测火灾发生、发展情况。FDS输入数据:计算区域尺寸、火源的设定、燃料类型、空间环境温度、灭火系统的影响、通风系统的影响、室内障碍物的设置、设计火灾规模等。

FDS 输出数据:点数据、面数据、物体表面数据、等值数据和静态数据等。具体数据有温度、速度矢量压力大小、各种气体组分体积分数、碳黑密度、可见度等。

FDS的局限性:

(1)建模不灵活,只能直接创建立方体模型,会加大计算误差。

(2)只能划分矩形网格。

(3)FDS运行界面不友好,只能在命令行状态下运行。

(4)FDS仅能模拟感温探测器,对其他探测器,如感烟探测器则无法有效模拟。

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