企業新聞

煙氣流動分析軟件操作視頻

1. 運行一個FDS例子
1.1 啟動PyroSim(并打開Example Guide, Chapter 1)。具體就不多說了，開始>程序>…………
下面是PyroSim啟動時的截圖，上面有中文“火”的寫法，但是看起來似乎是源自日文漢字(Kanji)的火。但是開發PyroSim的Thunderhead engineering是一家位于美國的公司。
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.2 建立網格
選擇Model > Edit Grid ... 在跳出的面板上點New。把網格的邊界設置為Min X = 0，Max X = 10，Min Y = 0，Max Y = 10，Min Z = 0，Max Z = 10。同時把網格數量設為X cells = 20，Y cells = 20，Z cells = 20。如下圖所示：
在FDS里面，基本形狀只能是長方體的(盡管通過長方體的組合，能模擬復雜的幾何形狀)。網格也只能是正交網格(點確定后可以看到)。這個例子是模擬風洞內的燃燒，風洞尺寸為10米*10米*10米。每邊劃分成20個網格，總共有8000個網格。在FDS中，由于求解器的特殊要求，每邊劃分的單元數通常要求是2，3或5的倍數。
煙氣流動分析軟件操作說明書

點擊OK后，網格就生成了，如下圖所示：
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.3 定義粒子
這里的粒子并不是通常CFD軟件里的拉格朗日粒子，只是為了后處理方便而定義的示蹤粒子。選擇Model > Edit Particles ...，然后點New。不要選Particle Have Mass，這樣粒子沒有質量，僅是示蹤粒子。選中Color Particles During Animation，使用默認的顏色，紅色。這樣在結果中會有紅色的示蹤粒子。
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.4 建立面
實際上，在建立網格的時候，我們已經得到了計算模型。這里的面是用來定義邊界條件。要注意的是，這里僅僅定義邊界條件，而沒有給模型中的面指定邊界條件。也就是說只定義邊界上的物理條件，但并沒有和模型中的邊界聯系起來。
定義入口邊界。Model > Edit Surface Properties ...，點New。Surface name是BLOW，使用INERT作為模板。選擇surface type為 "Fan/Wind”。然后下面會有很多選項。系統定義的表面類型都有明確的物理意義，還是比較好懂的。Fan/Wind里可以定義入口空氣的溫度和速度。為了便于區分，把Color選成藍色。Air Temperature = 20 C，Specify Normal Velocity = -1.0 m/s。-1.0 m/s代表氣流速度為1m/s，方向為進入計算域(+1.0m/s為出)。第三個標簽下，選中Emit Particles，Particle Type = PART。后點OK。各步驟的截圖如下：
煙氣流動分析軟件操作說明書

在這里例子里面，只需要定義BLOW這一個面，其余的面可以用系統定義的來表示。
1.5 定義邊界條件
這里是真正指定表面的邊界條件。
定義入口。選擇Model > New Vent ...，在Specification標簽下，Description = Vent Blow，Type = BLOW，Lies in the plane X = 0.0，Min Y = 3，Max Y = 7，Min Z = 3，Max Z = 7。在X=0平面上，有4*4的范圍為BLOW的邊界條件。點OK，離開界面。具體操作和操作后的結果為：
智慧消防產品智慧消防煙氣流動分析軟件操作說明書

定義出口。步驟和上面的基本一樣，Model > New Vent ... > New。Description = Vent Open，Type = Open，Lies in Plane X = 10，Min Y = 3， Max Y = 7，Min Z =3，Min Z = 7。在和入口相對的面上，有一個4*4的通風口。
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.6 定義切面
FDS使用LES模型模擬湍流，會產生大量的瞬時數據。FDS里面需要定義切面，只有切面數據會保存。
Output > Slices ...。XYZ plane = Y，Plane value = 5，Gas Phase Quantity = Velocity，Use Vector = No。OK。在Y=5平面上智慧消防產品智慧消防，保存速度值，但是不保存矢量。
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.7 設定模擬參數
FDS > Simulation Parameters ...。Simulation Title = Wind Tunnel，Specify Duration = 60 s，Initial Time Step = 0.15 s。數值模擬總時長為60秒，初始時間步長為0.15秒(后面的時間步長有系統自動決定)。OK。
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.8 運行FDS
FDS > Run FDS ... 先要保存一個*.data文件(自行命名)。然后FDS開始求解，求解過程如下圖所示：
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.9 檢查結果
FDS算完60秒后，會自動彈出SmokeView窗口。在上面點右鍵Load/Unload > Slice File > VELOCITY > *Y=5.0。會顯示前面定義的切面上的速度云圖。
在上面點右鍵Load/Unload > Particle file > *SMOKE/WATER。會顯示粒子軌跡。
煙氣流動分析軟件操作說明書

至此，我們已經完成了FDS里面的個練習。下面可以修改上面的例子，做一個隧道內火災的模擬。
2. 隧道火災模擬
隧道內的火災模擬是一個很常見的FDS應用。如果在隧道內發生火災，如果通風系統沒有工作，燃燒產生的煙會向兩邊對稱擴散，引起能見度的下降，和對隧道內人員的健康威脅。通常，需要在隧道入口裝風扇，把煙吹向出口，這樣煙霧就不會向入口擴散。煙霧向上游的擴散成為是逆流(back layer flow)。入口風速大，逆流長度就小，或者沒有逆流；入口風速小，逆流長度就長。逆流長度剛好為零的入口風速成為是臨界速度(critical velocity)。FDS廣泛使用于逆流的研究。
這里要做的是一個60*16*6的隧道。入口速度是3m/s，入口溫度是25C。在底部有一塊8*8的燃燒區域，火災大小為100MW。為了簡化問題沒有模擬過程，而是直接把100兆瓦的熱量直接分布在64平方米的面積上，折合1562.5kw/m2。
2.1 繼續前面的模型
下面要修改前面建立的模型。如果模型沒有打開，可以打開保存的*.psm或者*.data文件。
2.2 建立網格
在左邊的樹形目錄上，雙擊Grids > GRID。在彈出的面板上，修改Max X = 60，Max Y = 16，Max Z = 6，X cells = 120，Y cells = 32，Z cells = 12。OK。點OK后，可能模型不在屏幕中央，可以點擊工具欄上右數倒數第二個圖標(Reset View to All Visible Objects)重置顯示。步驟和結果如下所示：
煙氣流動分析軟件操作說明書

2.3 建立面
這里需要建立兩個面。個面是入口，修改前面的BLOW條件；第二個面是FIRE，需要創建。
在左邊雙擊Surfaces > BLOW。Properties > Air Temperature = 25 C。Air Flow > Specify Normal Velocity = -3 m/s。
Model > Edit Surface Properties ... > New...，Surface Name = FIRE，OK。Surface Type = Non-Flammable Solid。Boundary Conditions > Boundary Types = Fixed Heat Flux，Heat Flux = 1562.5，OK。
煙氣流動分析軟件操作說明書

2.4 定義邊界條件
按照上面的描述，有三個邊界條件需要定義。
雙擊Model > Vent Blow。把整個X=0平面設成是入口。Min Y = 0，Max Y = 16，Min Z = 0，Max Z = 6。OK。
雙擊Model > Vent Open。把整個X=60平面設成是出口。Lies in the plane X = 60，Min Y = 0，Max Y = 16，Min Z = 0，Max Z = 6。OK。
新建一個Fire Region邊界條件，在主菜單上選擇：Model > New Vent。Description = Vent Fire，Type = FIRE，Lies in the plane Z = 0，Min X = 26，Max X = 34，Min Y = 4，Max Y = 12。OK。
過程及結果如下：
煙氣流動分析軟件操作說明書

2.5 定義切面
在Y=8平面定義一個切面。Output > Slices ...。把Plane Value改成8。在Y=8平面定義一個新的切面，來顯示溫度。因為我們沒有模擬燃燒，根據溫度場可以大概知道煙霧的分布。XYZ Plane = Y，Plane Value = 8，Gas Phase Quantity = TEMPERATURE，Use Vector? = No。
煙氣流動分析軟件操作說明書

2.6 設定模擬參數
模擬的總時長為60秒。FDS > Simulation Parameters ...。Simulation Title = Tunnel Fire，Specify Duration = 60，Initial Time Step = 0.1。OK。
煙氣流動分析軟件操作說明書

2.7 運行FDS
FDS > Run FDS ...。先保存一個合適的*.data文件。然后求解器會啟動。求解過程大約為15分鐘(在我的電腦上)。求解結束后，會自動跳出SmokeView。
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.9 檢查結果
在自動彈出SmokeView窗口上面點右鍵Load/Unload > Slice File > TEMPERATURE > *Y=8.0。會顯示前面定義的切面上的溫度云圖。
煙氣流動分析軟件操作說明書

1.10 分析
在上面的溫度云圖中，我們可以看到，在入口速度為3m/s的時候，隧道內有非常顯著的回流。也就是說3m/s的入口速度，不足以阻止煙氣向上游擴散。有興趣的朋友可以增加入口速度，看看這個問題的臨界速度是多少。我試出的臨街速度是4.5m/s左右。
另外一個問題是這個結果準確嗎？理論上來說LES和k-e相比，有很大的優越性，但是由于FDS使用是有限差分的方法，而且沒有檢查收斂性(explicit)，通常情況下只能作為參考。比如這個例子，有興趣的朋友，可以用Fluent/CFX建模算一下，Fluent/CFX給出的臨界速度應該在2.7m/s左右。差別還是相當大的。另外根據我的測試(和一組條件不同的實驗數據的比較)，基于k-e的Fluent/CFX結果通常會稍稍低估臨街速度。但是總體而言，還是Fluent/CFX的結果更加可信。值得提醒的是，用Fluent/CFX的時候，一定要記得加上浮力修正。

智慧消防產品智能消防智慧消防消防CRT 電檢消檢壓力表液位計海灣消防智慧消防加盟 NB無線感煙探測器無線遠程控制模塊電氣火災監控系統用戶信息傳輸裝置氣體滅火系統阿波羅消防探測器清洗消防維修消防維修消防檢測工具 LORA消防智慧消防產品智能消防智慧消防消防CRT 電檢消檢壓力表液位計海灣消防智慧消防加盟 NB無線感煙探測器無線遠程控制模塊電氣火災監控系統用戶信息傳輸裝置氣體滅火系統阿波羅消防探測器清洗消防維修消防維修消防檢測工具 LORA消防

上一個：煙氣流動分析軟件操作說明書下一個：消防檢查設備防雷裝置檢測儀器價格

企業新聞

煙氣流動分析軟件操作視頻

相關新聞

導航欄目

新聞中心