基于FDS模拟的建筑物火灾损失量化方法研究

基于FDS的LNG储备站火灾安全分析随着液化天然气（LNG）在能源领域的广泛应用，LNG储备站的火灾安全问题备受关注。

为了有效预防和应对火灾事故，基于火灾动力学仿真软件（Fire Dynamics Simulator，FDS）的LNG 储备站火灾安全分析成为一种常用的研究方法。

首先，在分析之前，需要对LNG储备站的火灾特性和安全措施有所了解。

LNG是一种低温液化气体，具有高燃烧热和易燃性。

在LNG储备站中，LNG储罐是火灾风险的主要来源，而其他设施如泄漏防护系统、灭火系统等则是防范火灾的重要措施。

其次，通过FDS软件模拟LNG储备站火灾场景，可以对火灾发展过程进行仿真分析。

FDS能够模拟火灾的传播、燃烧和烟气扩散等过程，从而预测火灾扩散的速度和范围。

通过设置不同的参数和条件，可以模拟不同的火灾情景，评估火灾对LNG储备站造成的潜在危害。

然后，在火灾分析中，需要考虑各种可能的火灾源和火灾扩散路径。

常见的火灾源包括泄漏、点火源等，而火灾扩散路径则包括通风系统、管道设施等。

通过对这些因素进行综合分析，可以找出潜在的火灾风险点，并制定相应的防范措施。

最后，基于FDS的LNG储备站火灾安全分析还可以评估不同的灭火方案和应急预案。

灭火方案通常包括自动灭火系统、手动灭火设备等，而应急预案则包括逃生通道、紧急撤离等。

通过模拟不同的灭火措施和应急预案，可以评估其对火灾扑灭和人员安全的影响，并根据评估结果进行相应的优化和改进。

综上所述，基于FDS的LNG储备站火灾安全分析是一种有效的研究方法，可以帮助预防和减少火灾事故的发生。

通过模拟火灾过程和评估安全措施，可以提升LNG储备站的火灾安全性，保障人员和设施的安全。

然而，需要注意的是，FDS模拟结果仅为理论预测，实际情况可能会受到多种因素的影响，因此在实际应用时需要结合实际情况进行综合考虑和判断。

科学技术2010．7 75FDS 模拟火灾的实验研究于慧鸣鞍山市消防支队 辽宁 鞍山 114000【摘 要】本文使用FDS 火灾模型模拟火灾，分析建筑内发生火灾时，可燃物的数量对于烟气层高度、温度和能见距离的影响情况，得出危险指标与各影响因素之间的关系。

【关键词】烟气层高度 能见距离 FDS 火灾模型一、绪论由于当烟气层高于人眼特征高度（人眼的特征高度通常为1.3～1.8 m，我们取1.5 m），烟气层温度达到180 ℃时，则其产生的热辐射就会对人体造成不可恢复的烧伤；当烟气层高度低于人眼特征高度，烟气层温度达到115 ℃时，就会对人体构成危险。

本文使用FDS 火灾模型模拟火灾，分析建筑内发生火灾时，可燃物的种类和数量等因素对于烟气层高度、温度和能见距离的影响，得出危险指标与各影响因素之间的关系。

二、利用FDS 模拟火灾1、FDS 火灾模型简介FDS 火灾模型包括两大部分。

第一部分简称FDS4，是求解微分方程的主程序，需要用户创建文本来描述火灾场景；第二部分称SMOKEVIEW，可以直观的查看计算结果。

FDS 的输入文件分成三部分：第一部分为几何参数和网格的设置；第二部分为有关燃烧过程的设置，如燃烧时间、火源功率、通风口的设置等；第三部分为输出数据的设置，如某点或某个面上的温度、密度、混合组分在火灾过程中随时间的变化情况等。

2、FDS 模拟火灾 （1）参数设定为了准确地求解火灾的相关问题，设置基本参数如下：①设置烟的减光系数与能见距离之积C=1（系统默认值为3）。

对于发光物质来说C=8，对于反光物质来说C=3，但在性能化评估中为保守起见通常取C=1，因此，本文取C=1。

②室内温度为20 ℃；（2）火灾模拟图2.1 模拟火灾基本模型如图2.1所示模拟火灾的基本模型，建立两间尺寸均为4.0 m×4.0 m×4.0 m 房间，本文以房间1作为分析对象，设置床为火源且热释放速率稳定。

基于FDS的沙发火灾数值模拟0 引言随着生活条件的提高 ,装饰家具越来越多地出现在现代建筑中 ,其种类和性能也越来越复杂.室内火灾的扩大常常与可燃的装饰家具有关.导致人员死亡的火灾中有 1 /3 是装饰家具火灾[1]。

统计结果表明，火灾中8 5％以上的死亡者是由于烟气的影响，其中大部分是吸人了烟尘及有毒气体昏迷后而致死的[2]。

本文将以典型的sofa-Fire 算例为重点，通过全尺寸实验和数值模拟相结合的方法研究其燃烧过程的热释放速率、室内温度场分布及烟气流动,为建筑火灾防治和火灾安全设计提供参考依据。

1 FDS 简介美国火灾研究机构也对本国的装饰家具的火灾特性进行了研究[3]。

最终由NIST 开发的一种模拟程序FDS，它用数值求解方法求解一组描述热驱动的低速流动的Navier-Stokes 方程，重点计算火灾中的烟气流动和热传递过程。

FDS 提供了两种数值模拟方法，即直接数值模拟（DNS：Direct Numerical Simulation）和大涡模拟（LES：Large Eddy Simulation）。

直接数值模拟是通过直接求解湍流的控制方程，对流场、温度场及浓度场的所有时间尺度和空间尺度进行精确描述，但是目前的计算条件下，只能用于对层流及较低雷诺数湍流流动的求解[4]。

一般情况下，在利用FDS 进行火灾模拟时均选用大涡模拟。

它是把包括脉动在内的湍流瞬时运动通过某种滤波方法分解成大尺度量通过数值求解微分方程直接计算出来，小尺度运动对大尺度运动的影响通过建立亚格子模型来模拟。

FDS火灾动态模拟软件主要由两部分组成，分别是FDS和Smokeview部分。

其中，FDS部分主要是用来完成对火灾场的创建和计算阶段。

而Smokeview 部分则是对FDS计算结果的可视化，它以三维动态的形式显示火灾发生的全过程。

2 couch 场景布置场景长2.4 米，宽1.0 米，高2.4 米。

在X 轴方向上共设有24 个网格，Y 轴方向上设有10 个网格。

Research 研究探讨299基于FDS 的高层建筑火灾数值模拟问题探讨王亚升（陕西交通职业技术学院， 西安 710018）中图分类号：G322 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2020）01-0299-01摘要：本文对FDS 模型进行了分析，并对高层建筑火灾危害性进行了分析，以此使高层建筑火灾模型模拟对象得到确认，之后对高层建筑FDS 火灾模型进行了构建，最后对高层建筑各项模拟结果进行了叙述，以期为现代高层建筑防火提供借鉴。

关键词：高层建筑；FDS ；火灾；模型现代高层建筑应用了大量易燃、可燃的材料，以此使火灾发生的可能性出现大幅增加，同时可燃物燃烧过程中会产生毒害气体，并释放大量的火灾烟气，以此也会使建筑内部可见度降低[1]。

综合而言，高层建筑火场高温使人员在行动能力上受到较大限制，不利因素集合使火灾发生中的伤亡率极大。

基于此，对于高层建筑火灾内部温度分布的规律、烟气可见度、烟气蔓延规律、毒害气体浓度等火灾特点进行分析，以此为高层建筑火灾烟气防排烟、建筑疏散通道设计、消防扑救工作提供基础。

在大量实践中表明，FDS 软件能够对建筑结构火灾场景进行数值模拟，以此可作为火灾特点、建筑防火灾安全性能等的评价数据。

1 FDS 概述FDS 是美国开发的一项模拟程序，是将火灾流体运动为对象进行流动动力学计算的软件[2]。

这一软件使用的求解方程为低马赫数流动N-S 方程，方程主要受火灾浮力驱动影响，重点是进行火灾热传递及烟气的传递过程。

FDS 是开放性的程序，在实践中其准确性得到大量实证检验，在火灾领域中的应用极为广泛。

FDS 拥有大涡模拟及直接数值模拟两种模拟模式，其中的数值是以湍流控制方程为基础，对火灾中的流场、浓度场、温度场时间尺寸及空间尺寸精确的进行描述。

数值模拟方法在结果上是极为精确的，但是计算量也较大。

大涡模拟是将湍流瞬时运动分解成为小尺度、大尺度两种运动部分，大尺度则可通过微分方程来直接进行计算，小尺度可通过亚格子模型建设来实现模拟，以此使计算量得到极大简化。

基于FDS的火灾模拟与应用探讨摘要FDS（火灾动力模拟Fire Dynamics Simulator）是基于火灾动力流体学模型的计算模拟软件，它根据建筑和火灾的特性，侧重于计算火灾中产生的烟气和热传递的过程，在火灾安全工程领域中应用十分广泛，可较直观的模拟三维空间内空气的温度、速度和烟气的流动情况等。

本文以一装置泄漏为例，在FDS 中建模，并对泄漏火灾进行模拟，获得烟气运动、温度变化的规律。

关键词FDS；火灾模拟Fire simulation and application on FDSZhang Ye（Petrochina Fushun Petrochemical Company，Liaoning Fushun 113008，China）Abstract FDS （Fire Dynamics Simulator）is based on the Fire power fluid model simulating software，according to the character of the building and Fire，it focuses on calculation of flue gas and heat transfer in the Fire process，and they are widely used in the field of Fire safety engineering can be more intuitive simulation of the three-dimensional space air temperature，velocity and flow situation of flue gas，etc. In this paper，a device leakage is taken as an example to model in FDS，and the leakage fire is simulated to obtain the law of smoke movement and temperature change.Key words FDS；Fire simulation1 FDS介绍FDS（火灾动力模拟Fire Dynamics Simulator）是由美国国家标准局建筑火灾研究实验室（NIST）开发的，主要目的是解决消防安全工程中的典型火灾问题，软件包含FDS 和Smokeview两部分[1]。

基于FDS的火灾仿真研究陈伟;崔浩浩;秦龙;尹全军【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2011(28)12【摘要】研究火灾中人员优化疏散、减少损失问题,为获取各种火灾数据,克服实际火灾数据获取困难及体现疏散过程中人员的个体差异性,研究了在公共火灾中的疏散方法,并构建了具有个体差异性的人员疏散模型.研究了火灾仿真软件及基本控制方程.利用FDS( Fire Dynamics Simulator)火灾研究工具软件可较为准确快速地分析复杂的三维火灾问题.以某KTV场所为应用实例,研究FDS的具体应用方法.根据FDS火灾数据,在Java环境下实现了上述模型,并进行了相应的仿真验证.结果表明可为火灾研究和人员疏散提供手段,并对建筑物的布局设计具有一定的指导意义.%The Fire Dynamics Simulator (FDS ) is one of the important fire simulation softwares on fire research. The FDS can analyze complex three -dimensional fire issues quickly and accurately, meantime, various fire data are obtained. In order to solve the difficulty of obtaining actual fire data and incarnating human variability, the paper is mainly about the application approach of the FDS in public building fire research and personnel evacuation model with human variability. First, the FDS and its basal governing equations were introduced. Second, the detailed method a-bout how to use the FDS was given by an application example of KTV. Last, based on the fire data of the FDS, a personnel evacuation model was constructed and a relevant simulation experiment was conducted with Java.All the a-bove provide the means to fire research and personnel evacuation, and also some instructions to building layout.【总页数】5页(P227-231)【作者】陈伟;崔浩浩;秦龙;尹全军【作者单位】国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙 410073;国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙 410073;国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙 410073;国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.基于FDS的公路隧道火灾仿真 [J], 张华;李立2.基于FDS+EVAC高校宿舍楼火灾疏散模拟仿真研究 [J], 吴晓爽;金彦亮3.基于 FDS 公路隧道火灾仿真研究 [J], 叶红梅4.基于FDS的飞机客舱火灾仿真环境设计 [J], 张青松;戚瀚鹏;纪欢乐5.基于FDS仿真火灾温度下隧道衬砌安全评估 [J], 安永林;彭立敏;杨伟超因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于FDS软件的故宫博物院养心殿后殿火灾数值模拟研究基于FDS软件的故宫博物院养心殿后殿火灾数值模拟研究近年来，故宫博物院作为中国乃至世界文化遗产的代表之一，吸引了大量游客的关注和到访。

然而，作为一座古老的建筑，故宫博物院也面临着各种安全隐患，尤其是火灾风险。

因此，了解和研究火灾对故宫博物院建筑的影响成为一项重要的工作。

本文旨在基于FDS软件进行数值模拟研究，探究故宫博物院养心殿后殿火灾情况下的火灾扩散特点和烟气排放情况。

首先，我们需要了解故宫博物院养心殿后殿的建筑结构和特点。

养心殿后殿是一座典型的古建筑，采用了传统的木质结构。

根据实地调研和文献资料，我们获得了建筑的详细参数和材料信息。

在模拟研究中，我们首先构建了养心殿后殿的三维模型，并利用FDS软件对其进行了火灾扩散模拟。

根据历史记录和实地观察，我们选取了不同情况的火灾源，包括明火、电器设备故障和化学品泄露等。

利用FDS软件的火灾模拟功能，我们能够准确模拟火灾的发展过程和火势传播路径。

在模拟过程中，我们将开展多组实验，模拟不同条件下的火灾扩散情况。

通过调整火源参数、风速、通风情况等因素，我们能够获得不同情况下的火灾扩散特点和烟气排放情况。

同时，我们还将对烟气的浓度分布、温度分布和火灾对建筑结构的影响进行详细分析。

通过数值模拟研究，我们得出了一些有价值的结论。

首先，明火的引燃能力和烟气的传播速度对火灾的扩散起着至关重要的作用。

其次，建筑的通风和排烟系统对于火灾扩散的控制有着重要的作用。

合理设置通风口、防火门和烟道出口等设施能够有效减缓火势的蔓延。

此外，材料的燃烧性能和防火性能对火灾的影响也不容忽视。

基于以上研究结果，我们向故宫博物院提出了一些建议。

首先，加强火灾预防意识，开展定期的安全演练和培训，提高员工和游客的火灾应急意识。

其次，加强建筑的消防设施建设，确保通风系统的畅通和防火门的完好。

此外，还应定期检查和维护电器设备，避免由于设备故障导致的火灾。

基于FDS的停车楼火灾数值模拟分析摘要：智能化立体式停车楼，机械地下停车楼等大型复杂的现代建筑越来越多地涌现，这些停车楼建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同，给防火安全带来很多新的问题，如停车楼这样的大空间建筑物火灾发生之后会非常迅猛并且很难得到控制。

本文利用FDS对以双T板为屋面板的停车楼进行数值模拟分析，通过对比不同板宽及不同火源位置的四种工况，探讨停车楼的火灾发展趋势及火灾防控要点。

关键词：火灾；性能化防火；FDS；停车楼；温度时间曲线引言近些年来，随着我国经济的进步与发展，人均汽车保有量不断提高。

2018年我国千人汽车保有辆为172辆。

按照国际城市建设经验，停车位数量应达到机动车保有量的 1.15 倍，然而我国现有停车位不能满足要求，体现出我国停车位严重不足。

针对我国人口密集，土地资源短缺的情况，发展公共停车楼是今后解决城市停车难问题的主要解决途径。

智能化立体式停车楼，机械地下停车楼等大型复杂的现代建筑越来越多地涌现。

由于停车楼一般空间较大、结构复杂、可燃物数量极多，一旦发生火灾短时间内很难得到控制，给人民群众的生命财产安全带来了极大的危害[1]。

1 停车楼建筑火灾特点停车楼建筑火灾往往比普通建筑火灾严重，其主要有以下几个不同：（1）停车楼空间体积较大，防火和防烟的分区较为困难，当氧气充足时火势蔓极为剧烈；（2）大量汽车被烧毁，火灾荷载较其他普通建筑火灾大很多，产生巨大的浓烟并可能导致爆炸，也使停车楼的预应力承重构件失去抗火能力。

（3）停车楼内灭火时也是十分困难，其结构和功能复杂，火灾发生时很难确定火源的大致位置，加之建筑面积和烟气浓度较大，消防用水很难全面积覆盖，使大空间建筑火灾的扑灭难度加大。

（4）停车楼内火灾一旦发生，逃生通道有限，人员疏散困难，生命安全受到威胁。

同时产生不可估量的财产损失，严重影响社会的和谐发展和经济的稳步增长，也引起了广大人民群众的不满。

基于FDS的室内火灾模拟研究目录基于FDS的室内火灾模拟研究 ........................................ 错误！未定义书签。

基于FDS的室内火灾模拟研究 .. (1)目录 (1)1.引言 (2)2、FDS软件概述 (2)2.1 FDS软件介绍及发展 (3)2.2 Pyrosim相关简介 (4)2.3FDS特点 (4)2.4 FDS软件操作 (5)2.4.1 文件设置 (5)2.4.2 操作步骤 (6)3 室内火灾研究发展状况 (7)3.1 国外火灾模拟研究发展状况 (7)3.2 国内火灾模拟研究发展状况 (8)4 FDS软件建立模型 (9)4.1模型的建立 (9)4.2点火器和地板 (9)4.3热电偶的布置 (10)5模拟结果 (10)5.1热电偶 (11)5.2热释热率 (13)5.3结论 (13)6.结束语 (14)7 参考文献 (14)摘要：室内装饰材料在建筑物中得到越来越广泛的运用，大多数室内装饰材料都是可燃甚至易燃材料，从而使其成为潜在火源并增加了建筑物的火灾荷载。

基于大涡模拟理论的FDS模型模拟了室内火灾中的温度和热释放率，结果证明运用FDS软件模拟室内火灾是可行的。

关键词：室内火灾FDS 火灾模拟1.引言室内火灾是指烧损室内可燃物的现象。

室内火灾如果得不到好的控制就有可能发展到某些防火分区或整个建筑火灾，随着人们生活水平的提高，各式各样的室内装饰材料如雨后春笋般出现。

建筑装饰材料因其美观的效果在建筑物中得到了越来越广泛的应用。

通过分析火灾过程中的重要参数，如热释放速率和室内温度，证明了用FDS对室内建筑装修材料的火灾特性的研究是很可靠的[1]。

2、FDS软件概述近年来，受益于计算机技术的飞速发展，火灾数值模拟技术也在其原有的基础上得到了进一步提升。

火灾本身是一个非常复杂的过程，根据所模拟的现象、研究层次和研究方法的区别，当前应用于火灾研究方面的数值模型主要有专家系统(Expert System)、区域模型(Zone Model)、场模型(Field Model)、网络模型(Network Model)和混合模型(Hybrid Model)L29[2]。

第6卷第4期2008年12月水利与建筑工程学报Journal of Water Resources and A rchitectural EngineeringV ol.6No.4Dec.,2008收稿日期:2008 09 08 修回日期:2008 09 18作者简介:于 群(1981 ),男(汉族),辽宁鞍山人,硕士研究生,主要从事建筑结构抗火性能的研究。

浅析FDS 火灾模拟与应用于 群,刘 畅,张 亮(沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168)摘 要:FDS(F ire Dynamics Simulator)是火灾模拟中的一个重要软件。

它根据建筑和火灾的特性,通过对火灾场景的模拟,以简单直观的形式动态显示出火灾发生的全过程,并在计算过程中获得较准确的火灾相关参数,如温度场分布,烟气流动及热辐射等。

基于FDS 软件的使用,在设定火灾发生场景时,主要包括空间尺寸的定义、网格划分、模拟时间的设定、火源设置、障碍物的设定及其边界条件等。

该软件采用先进的大涡流模拟技术,在时间和空间的预测上具有二阶精度,得到众多实例的验证,在建筑结构和火灾安全工程领域应用十分广泛。

关键词:火灾;场模拟程序;温度场;计算机模拟中图分类号:X4;T U 998.12 文献标识码:A 文章编号:1672 1144(2008)04 0124 03Analysis on Fire Simulation and Application Based on FDSYU Qun,LIU Chang,ZHANG Liang(Civil Engineer ing College of S heny ang A r chitectur al Univer sity ,Sheny ang ,L iaoning 110168,China)Abstract:Based on t he field simulat ion program FDS(Fire Dynamics Simulat or)is a major fire simulation soft ware.According t o t he characterist ics of a building and fire and t hrough simulat ing t he fire scene,the whole fire process is dis played dynamic ally in a simple and intuit ive form,and some fire relat ed parameters are obtained,such as the temperature dist ribut ion,the smoke gas flow,the thermal radiat ion and so on.Based on the FDS software,the sett ing of the fire scene mainly includes:t he space size,meshing grids,simulat ion time,fire resource,obstacles,boundary conditions and so on.By using t he advanced simulation technology of big sw irl,the software has t he sec ond order accuracy in time and space,it is verified by a great number of samples,and applied in the building st ructure and fire safety engineering fields.Keywor ds:fire ;field simulation program ;tem perature field distribu tion;com puter simu lation1 概述近年来,计算机技术的蓬勃发展,引导了科学研究的各个领域,成为科研深讨中不可缺少的工具。

第34卷第3期2017年6月吉林建筑大学学报Journal of Jilin Jianzhu University Vol．34No．3Jun．2017收稿日期：2017－03－10．作者简介：韩煜（1995 ），男，内蒙古通辽市人，本科生．*通讯作者：高天宝，男，山东省聊城市人，副教授，博士．E －mail ：gaotb2008@sina．com．基于FDS 的外窗形式对建筑外立面火灾蔓延影响的模拟韩煜高天宝*（天津城建大学能源与安全工程学院，天津300384）摘要：为探讨火灾时建筑外窗形式对火灾蔓延的影响，本文以某可发性聚苯乙烯（EPS ）外墙7层住宅建筑为对象，借助火灾动力学模拟软件（FDS ），模拟了火灾时普通窗和飘窗等两种外窗形式的温度、CO 浓度和蔓延速度，对比分析表明，与普通窗相比，飘窗对建筑外立面火灾蔓延有一定的阻碍作用，但有其局限性．关键词：可发性聚苯乙烯（EPS ）；住宅建筑；火灾蔓延；火灾动力学模拟软件（FDS ）中图分类号：TU 201文献标志码：A文章编号：2095－8919（2017）03－0072－05Based on FDS to Simulate the Impact of Exterior Window Form on the Fire Spread along the Building FaadeHAN Yu，GAO Tian －bao(School of Energy and Safety Engineering，Tianjin Chengjian University，Tianjin 300384，China )Abstract:To discusse the impact of the form of building exterior windows on the fire spread，this paper took the 7storey residential building with Expandable Polystyrene(EPS)exterior wall as the object，and simulated the tempera-ture，the CO concentrating and the spread velocity of the two exterior wall forms namely the ordinary window and the bay window while fire with the help of the fire dynamics simulator(FDS)．The contrast analysis shows that the bay window has a certain impedimental effect on the fire spread along the building faade compared with the ordinary window，but which is of the limitations．Keywords:Expandable Polystyrene(EPS);residential building;fire spreading;fire dynamics simulator(FDS)发生火灾时，导致人员伤亡事故发生的主要原因为窒息，这主要是人员所处房间发生火灾或下层房间火灾导致的火焰和烟气迅速蔓延引起的，因此，住宅建筑的防火不但要阻止火焰发生蔓延，还要阻碍烟气的扩散．多年来，国内外学者对这个问题进行了研究，取得了一些进展诸如文献［1］研究了水平挡板对火势的阻碍效果［1］；王凌东运用物理模型方法，研究了火灾时高层建筑不同形式阳台的温度分布及阳台对烟气流动的干扰［2］；苏朗以封闭式凹阳台、封闭式凸阳台、开敞式凹阳台和开敞式凸阳台等四种形式为对象，运用数值模拟软件计算分析了这些阳台对火焰蔓延、烟气扩散的阻碍作用［3］；王经伟等运用火灾动力学模拟软件（Fire Dynamics Simulator ，英文缩写FDS ），模拟验证了窗槛墙和挑檐等两种建筑外立面立体构件形式对火灾竖向蔓延、烟气扩散的阻止效果［4］；王自衡借助FDS ，研究了不同居住平面及阳台、防火挑檐的整合设计对建筑外立面火灾蔓延的影响［5］．结合目前已建建筑外立面保温材料多数采用可发性聚苯乙烯（Expandable Pol-ystyrene ，英文缩写EPS ）的情况，本文运用火灾动力学模拟软件FDS ，以普通窗和飘窗为研究对象，通过建模并数值模拟，对比分析普通窗和飘窗对火灾蔓延的作用差异，并计算对比给出与火灾房间关联各观测点的温度、CO 浓度及火势蔓延速度，得出飘窗对火灾及烟气蔓延的阻碍作用，为实际中是否使用飘窗提供参考依第3期韩煜，高天宝：基于FDS 的外窗形式对建筑外立面火灾蔓延影响的模拟73据．1FDS 建模1．1建筑尺寸和火源设定建筑尺寸：发生火灾的模拟对象为7层住宅建筑，其建筑类型为框架结构，墙体采用加气混凝土砌块，墙体外层为EPS 保温板，建筑层高3．0m ，东西向长度28m ，南北向长度14m．建筑内部布局为南侧和北侧各设一个房间，房间尺寸为6m ˑ4m ，南北房间之间为2m 宽走廊．着火房间设定为二层正面（南侧）第4个房间，火源设在该房间中央，火源面积为1m ˑ1m ，燃烧速度为中速．图1测点布置Fig．1Arrangement of observed nodes1．2飘窗和普通窗设定普通窗：尺寸1．6（H ）ˑ1．8（H ）m ，采用断桥铝框内镶双层真空无机玻璃材料制作．飘窗：尺寸与材料与普通窗相同，上檐和下檐均挑出外墙45cm ，玻璃突出外墙40cm．1．3测点设定根据火灾向上及向两侧房间蔓延的可能情况，分别在普通窗和飘窗的同一位置，在与着火房间相连或相邻的建筑外墙和外窗上，布设有代表性的5个点作为观测点（见图1），其中测点1位于着火房间上一层房间上面的窗槛墙上，测点2位于着火房间上一层外窗上，测点3位于着火房间上面的窗槛墙上，测点4位于着火房间上两层外窗上，测点5位于着火房间上一层左边外窗上．从正面（南侧）看，普通窗和飘窗等两种外窗形式中5个对应测点的空间位置座标相同，其中无论是普通窗还是飘窗，测点1 4（即4个测点）均位于一条垂线上，各测点距着火房间窗户上檐的垂直距离依次为3．5m ，2．2m ，0．7m ，5．0m ，测点2、测点5均位于一条紧贴外窗的水平线上，这两点间距为4m ；从侧面（东侧或西侧）看，普通窗形式下的测点1 4（即4个测点）位于紧贴普通窗外缘的一条垂线上，飘窗形式下的测点1 4（即4个测点）位于紧贴飘窗外缘的一条垂线上．与普通窗形式相比，飘窗形式下的测点1 5（即5个测点）所在的立面均向外推延了0.45m．1．4建筑材质由文献［6］查取常温状态下模拟建筑材料物性参数见表1所示．表1建筑材料物性参数Table 1Physical parameters for building materialsMaterial characteristicsSpecific heat capacity /［kJ ·（kg ·ħ）－1］Heat conduction coefficient /［w ·（m ·ħ）－1］Density /（kg ·m －3）Concrete 1．0600．160600Glass0．8400．7602500EPS insulation board1．3800．041201．5边界条件模拟建筑墙体由加气混凝土砌块+EPS 保温层构成，环境温度默认为20ħ，环境风速为0m /s ，时间跨度为600s ，火灾最大热释放速率为4MW ［7］．为了既不影响模拟数值精度，又适当节省运算时间，采用0.25ˑ0.25ˑ0.25m 的网格划分外立面．除地面边界设置为INEＲT （惰性）外，其余边界均设置为OPEN （开放）．2结果及其分析2．1测点温度分析由FDS 导出普通窗（即图2中标注的普通外窗）和飘窗在100s ，300s ，500s 等3个时刻温度云图对照，见74吉林建筑大学学报第34卷图2．图2表明，房间发生火灾时，普通窗的火焰穿过窗户沿建筑外立面向上蔓延，最高温度区域与外立面紧贴；而相同火灾时，飘窗凸起部分则使高温区域不能紧贴外立面，从而使建筑上层空间的高温区域变小，意味着飘窗延迟了外立面保温材料的引燃时间，阻碍了火灾蔓延．但可以推断，如火灾发生在飘窗上，着火层外窗和高温区域处于紧贴状态，当上层外窗玻璃破裂时，无法阻止发生二次燃烧．temperature:50150250350450550650750850Y /MX /m201510524Ordinary windowX /m 201510524X /m201510524X /m201510524X /m201510524X /m 2015105024Bay window Ordinary windowOrdinary window Bay windowBay window（a ）100s （b ）300s （c ）500s图2不同时刻温度云图对照Fig．2Comparision of temperature nephogram at different moments根据消防模拟软件PyroSim 导出的温度数据，按每6s 1个时间间隔确定1个座标点，绘制测点1 5的普通窗和飘窗温度随时间变化曲线对比，见图3．Ordinary windowBay window1000800600400200t /℃0200400600τ/S Ordinary windowBay window1000800600400200t /℃0200400600τ/S Ordinary windowBay window1000800600400200t /℃0200400600τ/S Ordinary windowBay window10008006004002000t /℃200400600τ/S Ordinary windowBay window1000800600400200t /℃0200400600τ/S Node 1Node 2Node 3Node 5Node 4图3普通窗与飘窗温度对比Fig．3Temperature contrast of the ordinary window and the bay window图3和表2中的测点1 5结果分析如下：对于测点1和测点2的最高温度和平均温度来说，普通窗都要比飘窗高200ħ以上，且测点1和测点2温度随时间的变化趋势相似，由此可推断出在着火层和着火层的上层及上两层之间的建筑材料发生竖向火第3期韩煜，高天宝：基于FDS 的外窗形式对建筑外立面火灾蔓延影响的模拟75灾蔓延时，有挑出部分阻挡的飘窗比没有挑出部分的普通窗温度普遍要低，说明飘窗能有效阻止火灾竖向蔓延．但无论是普通窗还是飘窗，由于测点2平均温度和最高温度值都很大，均有可能会导致外窗玻璃破裂，引发二次燃烧．由测点3数据，普通窗在着火房间上面窗槛墙测点的平均温度比飘窗要高209．13ħ，且最高温度要比飘窗高356．60ħ．同时，普通窗和飘窗的温度变化趋势和波及范围基本一致，意味着在测点3即着火层房间上面的窗槛墙区域的防火性能方面，飘窗和普通窗之间仍有差异，其结果是对于着火房间上层外窗来讲，飘窗仍在一定程度上能起到阻止火灾扩大和蔓延的作用．由测点4和测点5数据发现，普通窗温度比飘窗温度高，但两者差异并不大，温度范围基本都在28ħ 35ħ之间．就测点4而言，只要不考虑测点2发生二次燃烧引起的火灾蔓延，短时间内，普通窗和飘窗的防火性能差异不大．测点5的温度值较低，表明普通窗和飘窗对着火房间上一层左右两边区域的外立面防火性能影响也不明显．表2普通窗与飘窗温度对比Table 2Temperature contrast of the ordinary window and the bay windowObserved nodes temperature /ħOrdinary windowMaximum valueAverage value Bay windowMaximum valueAverage value Node 11001．57742．19844．57604．22Node 2837．60518．22534．20294．55Node 3703．92416．11347．32206．87Node 434．6634．0332．2030．83Node 528．1027．5327．2427．85综上，在阻止火灾竖向蔓延方面，飘窗比普通窗的效果要好一些．但需指出的是对测点2而言，无论是普通窗还是飘窗，着火房间上一层外窗玻璃都有发生自爆现象的可能，如果玻璃自爆则会再次引燃上一层房间，导致火灾蔓延范围的扩大．2．2CO 浓度分析由FDS 导出普通窗和飘窗100s ，300s ，500s 等3个时刻CO 浓度云图对照，见图4．由图4可见：在火势蔓延情况下，如果建筑外窗形式为普通窗，外立面和CO 高浓度区域的间距几乎不存在，如果建筑外窗形式为飘窗，外立面和CO 高浓度区域的间距比较大，但对上述两种建筑外窗形式来说，火灾产生的烟气向上扩散高度基本一致．由于CO 不同于温度的危害性，CO 浓度不会对建筑造成直接危害，但其进入室内则会对人产生毒害，因此对测点1，3，5等3个CO 浓度讨论意义不大，而测点4在本模拟条件下，尚未形成火灾，下面仅分析位于外窗测点2的CO 浓度．CO （ppm ）:0.0050.0130.0210.0290.0370.0450.0530.0610.0690.0770.085Y /MX /m 201510524Ordinary windowBay windowOrdinary windowOrdinary windowBay windowBay windowX /m 2015105024X /m 201510524X /m 201510524X /m 201510524X /m 201510524（a ）100s （b ）300s （c ）500s图4不同时刻CO 浓度云图对照Fig．4Comparision of CO concentration nephogram at different moments根据消防模拟软件PyroSim 导出的CO 浓度数据，按每6s 一个时间间隔确定1个座标点，绘制测点2的普通窗（即图5中标注的普通外窗）和飘窗CO 浓度随时间变化曲线对比，见图5．76吉林建筑大学学报第34卷图5中纵坐标C 代表CO 浓度，C =CO 质量/烟气总质量．由图可见，在模拟600s 时间段内，普通窗和飘窗在测点2的CO 浓度随时间的变化趋势一致，但CO 浓度值上有一定差异，普通窗在测点2的CO 浓度曲线比飘窗要高．根据导出数据，测点2飘窗CO 最高浓度为1410ppm 、平均浓度为655ppm ，普通窗CO 最高浓度为2090ppm 、平均浓度为811ppm ，普通窗最高浓度和平均浓度分别比飘窗高出23．8%和48．2%，这说明飘窗对阻止烟气扩散有一定作用．根据模拟结果，飘窗对着火房间上层CO 浓度起到了明显降低作用，但从CO 浓度值上看，仍能对人体造成较大影响甚至致命伤害，一般情况下如果每kg 烟气中，CO 含量大于0．0008kg 时，1h 内人就会出现头晕眼花、呕吐甚至痉挛等反应，超过2h 就会昏迷甚至失去生命体征．Ordinary windowBay window25002000150010005000C ［10-6k g （C O ）/k g （s m o k e ）］200400600τ/S图5普通窗与飘窗CO 浓度对比（测点2）Fig．5CO Concentration contrast of the ordinarywindow and the bay window （node 2）VELOCITY:0.5 1.46774 2.43548 3.40323 4.37097 5.33871 6.306457.27419Y /MX /m20181614121086424Ordinary window Bay window X /m20181614121086424X /m20181614121086424X /m20181614121086424X /m20181614121086424X /m20181614121086424Ordinary window Ordinary window Bay window Bay window（a ）100s （b ）300s （c ）500s图6不同时刻速度云图对照Fig．6Comparision of velocity nephogram at different moments2．3烟气蔓延速度分析由FDS 导出普通窗和飘窗100s ，300s ，500s 等3个时刻烟气蔓延速度云图对照，见图6．由图6可见，发生火灾时，普通窗形式下烟气沿建筑外立面上的蔓延与飘窗形式下烟气沿外立面上的蔓延相比，速度快区域更厚，条形区域更长，其原因是由于飘窗可阻碍火焰继续向上蔓延，因此降低了烟气在外立面上的蔓延速度．3结论本文借助数值模拟软件FDS 模拟分析普通窗和飘窗在火灾发生时的防火性能，主要结论如下：（1）在本模拟设置的飘窗条件下，当火灾发生时，飘窗对着火房间上面窗槛墙和上层房间可起到阻隔火势蔓延的作用，飘窗延迟了外立面保温材料引燃的时间，有效阻止了高温和CO 浓度继续向上蔓延，大幅度降低了烟气竖向蔓延速度；（2）针对着火房间的上层外窗来说，还可能出现的情况：即使是飘窗，蔓延的火焰仍可能导致窗玻璃破裂，引燃上层房间，导致更大范围的火灾蔓延．因此，从火灾产生的最终后果来看，没有依据可以判断飘窗就一定比普通窗的防火性能好．参考文献［1］Suzuki T ，Sekizawa A ，Yamada T ，Yanai E ，Satoh H ，Kurioka H ，Kimura Y．An experimental study of ejected flames of a high －rise buildings ［J ］．Technical Ｒeport of National Ｒesearch Institute of Fire and Disaster ，Japan （92），129－139．［2］王凌东．阳台在高层建筑火灾中阻隔火灾烟气的研究［D ］．重庆：重庆大学，2005［3］苏朗．高层建筑窗口喷出火焰竖向蔓延的抑制研究［D ］．大连：大连理工大学，2010．［4］王经伟，黄德祥，周子荐，王炯．挑檐和窗槛墙阻止火灾竖向蔓延性能的数值模拟分析［J ］．消防科学与技术，2004，23（4）：328－331．［5］王自衡．基于建筑设计的居住建筑外立面火灾竖向蔓延探讨［D ］．天津：天津大学，2015．［6］周辉．建筑材料热物理性能数据手册［S ］．北京：中国建筑工业出版，2010．［7］住房和城乡建设部．建筑设计防火规范（GB50016—2014）［S ］．北京：中国建筑工业出版社，2014．。

随着现代建筑的发展，以往为保证建筑安全而制订的防火规范已不能完全满足现代建筑的要求。

从２０世纪８０年代末开始，各发达国家开始重新审视消防设计管理体制，提出了“性能化”设计体系。

在进行性能化消防设计与评估时，通常需要运用火灾模型对建筑内发生火灾时的可能场景进行模拟计算，得到建筑内各区域有关火灾参数的变化发展情况，如温度、燃烧产物浓度、火焰高度、烟气能见度等。

然后根据这些计算结果，判断不同条件下的火灾是否会对建筑内人员生命安全或结构稳定等造成危害，评价相关消防设计能否将火灾危险降低到可以接受的水平以及确定是否需要进一步完善修改或调整相关措施。

火灾过程的模拟研究通常使用区域模拟，在一定程度上兼顾了可靠性和经济性。

但由于区域模拟自身的局限性，它很难处理强通风、强火源等源点附近梯度变化剧烈区域的精细结构以及辐射传热造成室内火灾能量重新分布从而影响流动状态等现象。

场模拟是利用计算机求解火灾过程中状态参数的空间分布及其随时间变化的模拟方式。

场是指状态参数速度、温度等随时间变化的空间分布。

场模拟的理论依据是自然界普遍成立的质量守恒、动量守恒、能量守恒以及化学反应定律等。

火灾过程中状态参数的变化也遵循这些规律。

场模拟可以给出火灾过程变化的细节。

ＦＤＳ（ＦｉｒｅＤｙｎａｍｉｃｓＳｉｍｕｌａｔｏｒ）是美国国家标准与技术研究院（ＮＩＳＴ）开发的一种火灾动力学场模拟软件。

该软件用于预测在拟定的最不利因素下所导致的火灾环境。

ＦＤＳ是基于有限元计算方法的烟气动力学软件。

ＦＤＳ参数输入包括：建筑物尺寸、空间环境温度、建筑物内物品的燃烧特性及其尺寸、烟气的特性、搜集数据所需的时间、模拟时空间网格划分、设计火灾等。

ＦＤＳ提供了可直接地观测数据的图形显示软件ＳｍｏｋｅＶｉｅｗ，这一程序用于ＦＤＳ的输出数据的可视化。

本文以一案例来说明ＦＤＳ的应用。

本案例为某商贸广场的单层超市。

该建筑为单层坡屋顶轻钢结构，长×宽为９６．１ｍ×１５７．２ｍ，建筑面积为１５１０６．９２ｍ。

A Study on Quantification Methods of Fire Losses in
a Building Based on FDS Simulation
作者： 杨艳军
作者机构： 苏州市消防支队,江苏苏州215500
出版物刊名： 武警学院学报
页码： 19-23页
年卷期： 2015年 第4期
主题词： 数值模拟 火灾损失 量化方法 火灾保险 火灾评估
摘要：基于建筑火灾损失量化理论的研究,结合火灾安全工程学方法和火灾风险评估学原理,
确定了建筑火灾损失一般量化方法和计算流程。

利用FDS软件对某建筑物进行了数值模拟,得出
了四种典型火灾场景下财产损失的概率和后果,并通过分析、比较,验证了建筑火灾损失量化方法的科学性和可操作性。

研究成果既可以为保险公司根据损失大小确定差别费率提供依据,又可以
使企业明确自身消防安全状况,积极采取有效的防范措施,从而最大限度地降低火灾风险。

基于FDS的高层建筑火灾数值模拟研究刘晓; 蔡治勇; 马胜杰; 范爱迪; 辛萍; 龚迎秋【期刊名称】《《价值工程》》【年(卷),期】2019(038)031【总页数】3页(P131-133)【关键词】高层建筑; 火灾; 数值模拟【作者】刘晓; 蔡治勇; 马胜杰; 范爱迪; 辛萍; 龚迎秋【作者单位】重庆科技学院重庆401331【正文语种】中文【中图分类】TU998.10 引言随着我国经济的快速增长，农村人口大量涌入城市，使得城市人口急剧增加，然而城市土地却越来越匮乏，使得建筑物势必向高层发展。

根据建筑规范，我国将10层或10层以上的居住建筑或高估超过24米的建筑归为高层建筑[1]。

由中国消防网公布的数据显示，截止2018年，我国已有35万余幢高层建筑。

高层建筑具有楼层多、人员密集、内部装饰材料多等特点，因此火灾危险性远高于普通建筑。

每年我国高层建筑火灾占了总火灾的6%，造成了重大的经济损失和人员伤亡，给社会安全带来了较大影响。

1 高层建筑火灾特点高层建筑火灾是指高层建筑内的某一空间起火燃烧，进而发展到某些区域甚至整座建筑物的火灾[2]。

加之高层建筑独有的特点，使其发生火灾时的救援工作和人员疏散难度较大，高层建筑火灾特点主要有以下三点：1.1 火焰燃烧迅猛，烟气蔓延迅速由于受热压和正压的影响，高层建筑中空气流速快，这是造成烟气蔓延迅速的主要因素。

加之几乎每幢高层建筑物内都设有竖向通道，如电梯井，楼梯间，电缆井，排风管道以及管道井等，当发生火灾时，这些竖向通道就形成了天然的烟囱，致使火灾烟气从底层迅速窜向高楼层[3]。

1.2 人员集中，疏散困难就高层住宅建筑而言，居住人口多，年龄阶段参差不齐，受教育程度不同。

一旦发生火灾，楼梯是我们唯一疏散途径，所有人都往楼梯口疏散，每个人的行走速度不同，在火灾发生时人员的恐慌情绪会导致摔倒、踩踏、跳楼等情况的发生。

1.3 救援设备有限，营救困难目前，我国消防队针对高层建筑最有效的救援设备是登高消防云梯车、直升机。

基于FDS无通风工况下公路隧道火灾的数值模拟【摘要】本文利用FDS软件对无通风工况下公路隧道火灾进行了瞬态的数值模拟。

本模拟选取的是公路隧道中的一段500m作为模拟对象，模拟对象选为下坡隧道，坡度为1.1％，着火点位于隧道路面中央。

研究结果显示，对于坡度不大的隧道，利于人员的逃生，而对于坡度比较大的隧道，人员伤亡的危险性较高；烟流在上坡方向扩散速度与隧道坡度成正比，下坡方向相反；没有任何通风时，隧道内温度升高非常快，短期内火源附近隧道顶部温度可至1000℃左右，对隧道结构破坏严重。

【关键字】隧道，火灾，FDS，烟气，温度0 引言据交通部统计，20世纪五十年代，我国仅有30多座隧道，总长约2.5公里；六七十年代，我国干线公路上曾修建了百米以上的公路隧道；到1979年，我国公路隧道通车里程仅为52公里，数量为374座。

1979年改革开放以后，在国家加大公路基础设施建设的政策下，公路隧道顺应社会需要像雨后春笋般迅猛发展起来。

但同时，隧道规模的增加，交通压力的增加，也使得公路隧道内火灾的危险性呈上升趋势。

据不完全统计，近年来欧洲已经发生的重大隧道火灾有数十起之多。

2001年10月25日，欧洲第二长的公路隧道，连接瑞士与意大利的ST.Gotthard 隧道（16918m），在距离瑞士Airolo端出口前约一公里处，两辆货车因为超车不当发生猛烈碰撞，大火燃烧一整天，浓烟密布整条隧道，当天即造成十一人死亡，隧道顶部坍塌；2005年6月4日，法国与意大利之间的Frejus隧道（12895m），一辆载运轮胎的货车起火燃烧，造成至少二人死亡，二十余人吸入过量有毒气体而受伤，隧道也严重受损[1-3] 。

我国也曾经多次发生公路隧道火灾事故，1991年上海延安东路隧道发生火灾事故；1998年7月7日，福建盘陀山第二公路隧道因货车在隧道内起火引发火灾；2002年1月10日，浙江狐狸岭隧道发生火灾隧道等[4]。

因此，隧道火灾模拟研究工作显得尤为重要。