文档介绍：2005 Fluent 中国用户大会论文集

受限空间火灾的计算机模拟

王艳丽,徐宇工,邱英政
(北京交通大学,机械与电子控制学院,北京 100044)

摘要:论文介绍了火灾的计算机模拟方法,运用 FLUENT 软件对受限空间单室火灾进行了场模拟计算。在模拟中,对火源
进行了合理的简化。通过将模拟计算结果与其它文献所给出的试验值及计算值进行比较,验证了本文模拟计算方法的正确性。
关键词:受限空间数值模拟火源流场分布

1 前言
现代社会随着经济的高速发展,人类面临的火灾现象呈现出复杂化和多样化的趋势,火灾的发生已从
地面(森林火灾等)发展到地下(地铁、地下商场火灾等),从固定环境(建筑火灾等)发展到移动环境
(如交通工具火灾等),而火灾事故的发生频数和直接损失也不断上升。在众多火灾中,那些受限空间内
的火灾造成的人员伤亡和经济损失极为重大,如建筑,地铁和船舶火灾等,这类火灾直接发生在人类社会
最主要的活动场所,它对人类生命和财产的危害最大[1]。因此,对于受限空间内火灾的发展规律的研究,
充分认识受限空间的火灾,对进一步防范、救治火灾具有更重要的意义。为此,火灾的研究受到了世界许
多国家的关注,国内外的许多研究者都在不断地利用各种各样的方法对火灾的发生和发展过程进行研究。
2 受限空间火灾的研究方法
火灾是一种很复杂的物理化学过程,它包含着湍流流动及混合、传热和传质、热解和各种化学反应等
分过程,也包含着这些分过程的相互作用。人们研究火灾的主要目的在于揭示火灾发生、发展的规律,既
要定性研究烟气运动的规律,也要定量研究火灾及烟气的浓度、速度、温度等的空间分布及其随时间的变
化规律,以便对受限空间的防火设计及火灾的评估、预防、扑灭及人员逃生提供定性或定量的理论和试验
依据[2]。
目前对各种受限空间火灾的研究方法主要包括两个大的方面,一是利用实物或相似模型进行试验研
究;二是利用计算机建模数值模拟研究。大家知道实物或模型试验研究受到费用、设备、环境等多方面因
素的影响,且同一实物试验是不可重复的一次性试验。因此,近年来随着计算机速度性能的不断提高,越
来越多的火灾研究者利用计算机建模对火灾进行数值模拟研究,它弥补了前一种方法的很多缺点。
受限空间火灾的计算机数值模拟主要有四种方法,即专家系统、网络模拟、区域模拟及场模拟[3]。专
家系统的主要思想是将实验研究的一些经验性模型或是将一些经过简化处理的半经验模型加上重要的热
物性数据编制成软件,以供一些从事消防事业的非研究人员使用。它具有操作简单、速度快等优点。但专
家系统往往只是针对火灾过程的某一局部问题,是对火灾过程的浅层次的经验模拟。网络模拟把每一个受
限空间视为一个单元体,假设每个单元体内部的参数(如温度、组分浓度等)是均匀的,火灾过程的发展
表现为构成整个模拟空间的1各单元内部参数的变化,从而将这些内部空间划分为相互连接的网络节点。模

作者简介:王艳丽(1980-),女,山东菏泽人,硕士研究生,工程热物理及环境方向
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型在分析各节点之间的质量、能量守恒基础上构造出各网络节点状态变化的控制方程,然后求解出节点状
态随时间的变化。通常用节点