火灾模拟软件FDS中的火源设定
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FDS入门教程范文FDS(Fire Dynamics Simulator)是一种用于模拟火灾动力学的计算机模拟软件。
它可以模拟火灾的发展过程,包括火源的燃烧、火势的扩展、热量的传递等。
本文将介绍FDS的入门教程。
二、运行FDS安装完成后,可以开始运行FDS。
首先,打开FDS软件,并选择一个工作目录。
工作目录用于存放输入文件和输出结果。
创建完输入文件后,保存文件并返回到FDS软件界面。
在软件界面中,点击“计算”按钮开始计算火灾场景。
软件将根据输入文件的内容进行模拟,并生成相应的输出结果。
三、分析输出结果计算完成后,可以查看输出结果。
FDS生成的输出结果包括火势的热图、烟气浓度图、温度分布图等。
可以通过软件提供的图形用户界面来查看结果,并进行一些分析和后处理。
热图用不同颜色表示火势的强度,红色表示高温和强火势,蓝色表示低温和弱火势。
烟气浓度图显示了烟气在场景中的分布情况,可以帮助评估火灾对人员的危害程度。
温度分布图显示了场景中不同位置的温度分布情况,可以帮助评估火灾的热量传递和燃烧情况。
四、优化和改进模型根据输出结果,可以进行一些优化和改进。
例如,如果发现烟气浓度过高,可以调整通风系统或增加安全出口来改善室内环境。
另外,还可以尝试使用不同的燃料类型或调整燃烧速率,以改变火势的扩展速度和强度。
此外,还可以对模型进行参数敏感性分析和验证。
参数敏感性分析可以帮助确定哪些参数对结果影响最大,以便优化模型和计算效率。
验证可以与实际火灾场景进行比较,以评估模型的准确性和可靠性。
总结。
科技论坛FDS4火灾模拟及其应用王新颖(安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南232001)火灾是人类所面临的最严重的灾害之一。
随着我国经济的深入发展,城市各类建筑的增多,虽然社会各部门做了大量的工作,但火灾发生率仍在不断的增高,火灾防治工作整体形势仍然十分严峻。
近年来计算机模拟技术在性能防火设计中得到广泛的应用。
火灾计算机模拟的重要部分是场模拟。
场模拟软件FDS 为研究火灾动力学和燃烧过程提供了有效工具,为建筑防火性能化设计提供参考数据。
FDS 模拟软件是美国国家标准研究所(NIST)建筑与火灾研究实验室(BFRL )开发的产品,它是一个对火灾引起流动的流体动力学计算模型。
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。
1FDS 的特点及优势1.1流体动力模型。
FDS 对于低速、热驱动流的定量计算使用那维尔-斯托克斯方程(粘性流体方程),其侧重于火灾产生的烟气和引起的热传导。
湍流通过大涡流模拟(LES )的Smagorinsky 来处理。
如果基础的数值表足够清晰,则可进行直接数值模拟(DNS )。
1.2燃烧模型。
对大多数应用来说,FDS 使用一个混合物百分数燃烧模型。
混合物百分数是一个守恒量,其定义为起源于燃料的流动区给定点的气体百分数。
所有反应物和产物的质量百分数可通过使用“状态关系”———燃烧简化分析和测量得出的经验表达式由混合物百分数推导出。
1.3辐射传输。
辐射传热通过模型中的非扩散灰色气体的辐射传输方程解决,在一些有限的情况下使用宽带模型。
方程求解采用类似于对流传热的有限体积法,因而,命名为“有限体积法”(FVM )。
1.4几何结构。
FDS 将控制方程近似为在直线的栅格上,在指定矩形障碍物时与基础网格一致。
1.5边界条件。
给定所有固体表面的热边界条件,以及材料的燃烧特性。
通常,材料特性储存于一个数据库中并可用名称调用。
基于FDS的宿舍火灾模拟分析1.宿舍物理参数及模型设计1.1宿舍尺寸宿舍尺寸为5m*4m*3m.宿舍内的可燃物为木头材质的床和椅子火源热释放功率为1500kw/㎡.1.2网格划分网格大小为X:40 Y:60 Z:30. 最小网格尺寸为0.1m*0.1m*0.1m 网格数为720002.模拟控制方案模拟时间为45秒,传感器建在门口高1.8米处,向下每0.4米设置一个传感器,有烟感和温感探测器。
3.模拟结果分析3.1温度分析表4.温度-时间曲线图1.温度图2.温度分析:由表4和两张温度温度图可以看出,在着火后的7秒时,室内探测点1的温度就能达到80°左右,这时已经超出人的课承受范围,在16秒的时间是,室内的温度快速的上升,在25秒时,室内的平均温度已经达到了60°。
也就是说在火灾发生的16秒内,人逃离房间受到火焰辐射热度的伤害是很小的。
25秒后,火势已经到了不可控制的程度,室内温度很高,由图2局部的温度可达到100°以上,这时人将会有生命危险。
因此,在室内发生火灾时,上方的温度会升高的很快,人在撤离货疏散时应匍匐行进。
3.2烟气浓度分析表5.烟气浓度-时间曲线图3.烟气浓度图4.烟气浓度分析:由表5的烟气浓度-时间曲线看出,从开始着火8秒的时间内,室内的烟气浓度几乎没有变化,但从9秒开始,室内的烟感探头1和2探测的烟气的浓度就开始快速的上升,到了20秒时,距地面1.8m到1.4m 的地方,烟气的浓度就有30%,这时的空气中的氧气就很少了,人的呼吸就受到了很大的影响,很多的室内火灾中人员的伤亡,大多数都是吸入了大量的烟气导致的中毒或者是窒息死亡的。
到了25秒之后,室内的烟气浓度达到了60%以上,此时室内的人员生还的可能性很低了。
而到了火灾后的29秒时,室内充满了烟气,人员无法逃生。
因此,我们可以清楚的看到,在火灾发生的16秒左右的时间,我们应弄湿毛巾,掩住口鼻,匍匐行进,避免吸入烟气,人员逃生存活的可能性还是很大的。
1.运行FDS在dos下,进入输入文件job_name所在的目录,然后键入以下命令即可:fds4 < job_name.data2. FDS命令行格式1.以“&”开头,以“/”结尾。
2.每一行都由一个命令标识字符串后跟一些参数构成如:&PDIM XBAR0=-.30, XBAR=0.30, YBAR0=-.30, YBAR=0.30 , ZBAR=1.2 /一:描述初始条件1.HEAD 定义输入输出文件名格式:&HEAD CHID=‟sample‟, TITLE=‟A Sample Input File‟ /1) CHID 定义了所有和输入文件相关的输出文件的名字,其值不多于30个字符2) TITLE 对输入文件的进一步描述,其值不多于60个字符2. TIME 设定模拟时间格式:&TIME TWFIN=10,DT=0.1 /1)TWFIN (Time When FINished):设置模拟结束的时间,在建模过程中将其设为0,可以快速检验模型的正确性。
2)DT 设置迭代的时间步长,若迭代不收敛可以将其调小。
3. PDIM 设定计算域格式:&PDIM XBAR0=-.30,XBAR=0.30,YBAR0=-.30,YBAR=0.30,ZBAR=1.2 /1)定义了点(XBAR0,YBAR0,ZBAR0)和(XBAR,YBAR,ZBAR)所确定的一个矩形计算域,即通过矩形域的两个相应的对角点来定义计算域。
单位为米。
2)XBAR0,YBAR0,ZBAR0 的默认值为0。
3. MISC 定义全局变量格式:&MISC SURF_DEFAULT=‟CONCRETE‟,REACTION=‟METHANE‟, TMPA=20,DATABASE=‟c:\nist\fds\database4\database4.data‟ /1) 定义一些全局参数2) 是fds唯一的可调用数据库文件的命令3) 决定程序执行LES还是DNS,默认为LES,若执行DNS应加入参数DNS=.TRUE4) SURF_DEFAULT:指定表面默认材质,默认为‟INERT‟(惰性表面)5) REACTION:指定燃烧的化学计量模式,默认为‟PROPANE‟(丙烷)6) TMPA:指定环境温度,默认为207) TMPO:指定计算区域外部的温度,默认为208) NFRAMES:指定Thermocouple 数据, slice 数据, particle 数据,和boundary 数据的输出频率。
⽕灾模拟软件FDS中的⽕源设定⽕灾模拟软件FDS中的⽕源设定摘要:FDS(Fire Dynanmics Simulator)是燃烧驱动流体流动的计算流体动⼒学模型(CFD)。
该软件采⽤数值⽅法求解受⽕灾动⼒驱动的低马赫数流动的N-S ⽅程,重点是计算⽕灾中的烟⽓和热传导过程。
到⽬前为⽌,这个模型⼤约有⼀半的应⽤是进⾏烟雾处理系统的设计和喷头/探测器的激活研究。
另外⼀半包含了住宅或⼯业⽕灾重建的研究。
⽽不管是研究⽕灾中的烟⽓流动、热传导过程、还是探测器的激活,都需要有⼀个合理设置的⽕源。
只有⽕源设置的合理,才能真正模拟、重现⽕灾。
若⽕源的设置出现问题,那么后续的模拟研究都不会准确。
关键字:FDS ⽕源1 FDS中燃烧和热辐射模型的简介FDS中容易混淆的地⽅是⽓相燃烧和固相分解之间的区别。
⽓相燃烧是指燃料蒸⽓和氧⽓的反应;固相分解是指固体或液体表⾯燃料蒸⽓的产⽣。
尽管FDS ⽕灾模拟中存在多种类型的燃烧物,在模拟中只能有⼀个⽓态的燃料。
实际上,只是指定了⼀个单⽓相反应,代替了所有潜在的燃料来源。
描述⽓相反应有两个途径。
默认情况下,是利⽤混合分数模型来说明整个燃烧过程中的从起始表⾯产⽣燃料⽓体的演化。
另⼀个是采⽤有限率⽅法,在这种情况下,燃烧过程中每个类别的⽓体都分别被单独的定义和追踪。
这种⽅法⽐混合分数模型要复杂。
常⽤的就是混合分数模型,本⽂只对它着重介绍。
2 混合分数模型下FDS中设定⽕源的⽅法FDS中有两个途径指定⼀个⽕源。
⼀种是在SURF⾏上指定⼀个Heat Release Rate Per Unit Area HRRPUA。
另⼀种是指定⼀个HEAT_OF_REACTION,连同还要指定MATL⾏上的其它参数。
这两种⽅法中,参数的设置会⾃动调⽤混合分数模型。
混合分数模型中使⽤⼀个单独的REAC⾏。
如果输⼊⽂件中没有REAC⾏,会使⽤丙烷作为替代燃料,并且所有的燃烧速度都会得到相应的调整。
如果只是指定了⽕源的热释放速率HRRPUA,反应参数可能不需要调整,不需要在输⼊⽂件中添加任何的REAC⾏。
fds:宿舍火灾模拟样本代码背景由于宿舍火灾事故时有发生,为了预防和应对宿舍火灾事故,开发了一套宿舍火灾模拟样本代码(以下简称 fds 代码)。
fds 代码旨在模拟宿舍火灾事故的场景,对消防员、宿舍管理员等相关人员进行实战演练,提高应对宿舍火灾的能力和应变能力,以保证官兵人身安全和基地设备的保护。
功能fds 代码主要实现以下功能:1.模拟宿舍火灾地点和情况,包括火源位置、火势大小等参数设置;2.模拟宿舍内、外人员疏散过程;3.模拟消防员灭火过程;4.模拟火灾后清理和检查过程。
技术实现fds 代码采用 C++ 语言编写,主要采用以下技术实现:•面向对象编程思想•编写火源位置、火势大小等参数设置方法•设计疏散算法,模拟疏散过程•设计灭火算法,模拟消防员灭火过程•设计火灾清理和检查算法,模拟火灾后清理和检查过程附录fds 代码示例:```cpp #include #includeusing namespace std;class DormitoryFireSimulation { public: DormitoryFireSimulation(int sourcePos, int firePower, int residents, int ambientTemp, int windSpeed) { _sourcePos = sourcePos; _firePower = firePower; _currentTemp = ambientTemp; _residents = residents; _windSpeed = windSpeed; }void RunSimulation() {StartFire();WakeUpResidents();EvacuateResidents();ExtinguishFire();CleanUp();}private: int _sourcePos; int _firePower; int _currentTemp; int _residents; int _windSpeed;void StartFire() {cout << \。
halls3.data&HEAD CHID='halls3',TITLE='Linked Hallways' /&GRID IBAR=64,JBAR=16,KBAR=16 /&PDIM XBAR0=0.0,XBAR=4.0,YBAR0=0.0,YBAR=1.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=1.0 /&GRID IBAR=16,JBAR=64,KBAR=16 /&PDIM XBAR0=3.0,XBAR=4.0,YBAR0=0.0,YBAR=4.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=1.0 /&GRID IBAR=80,JBAR=16,KBAR=16 /&PDIM XBAR0=3.0,XBAR=8.0,YBAR0=3.0,YBAR=4.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=1.0 /&GRID IBAR=16,JBAR=16,KBAR=64 /&PDIM XBAR0=7.0,XBAR=8.0,YBAR0=3.0,YBAR=4.0,ZBAR0=0.0,ZBAR=4.0 /&GRID IBAR=128,JBAR=16,KBAR=16 /&PDIM XBAR0=0.0,XBAR=8.0,YBAR0=3.0,YBAR=4.0,ZBAR0=3.0,ZBAR=4.0 /&TIME TWFIN=60.0 /&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.,RGB=1.0,1.0,0.0,PARTICLE_COLOR='RED',PARTICLES=.TRUE. /&VENT XB=0.0,0.0, 3.0, 4.0,3.0,4.0,SURF_ID='OPEN' /&VENT XB=0.5,1.0,0.25,0.75,0.0,0.0,SURF_ID='FIRE' /&SLCF PBY=0.5,QUANTITY='TEMPERATURE',VECTOR=.TRUE. /&SLCF PBX=3.5,QUANTITY='TEMPERATURE',VECTOR=.TRUE. /&SLCF PBY=3.5,QUANTITY='TEMPERATURE',VECTOR=.TRUE. /&PL3D DTSAM=30. /&PART DTPAR=0.5,NIP=100 /&BNDF QUANTITY='HEAT_FLUX' /Pool3&HEAD CHID='pool3',TITLE='Single Pool Fire' /&GRID IBAR=24,JBAR=24,KBAR=48 / 栅格单元的各种尺寸个&PDIM XBAR0=-.30,XBAR=0.30,YBAR0=-.30,YBAR=0.30,ZBAR=1.2 /具体指定每一矩形栅格的物理尺寸&TIME TWFIN=10. /&SURF ID='burner',HRRPUA=1000.,RGB=1,1,0 / HRRPUA单位面积热时放速率(kW/m2)这个参数用来控制燃料的燃烧比率黄色&OBST XB=-.20,0.20,-.20,0.20,0.00,0.05,SURF_IDS='burner','INERT','INERT' /障碍物或出口的物理坐标在OBST以及VENT行中列出&VENT CB='XBAR' ,SURF_ID='OPEN' /给定通风口和表面:VENT&VENT CB='XBAR0',SURF_ID='OPEN' /&VENT CB='YBAR' ,SURF_ID='OPEN' /&VENT CB='YBAR0',SURF_ID='OPEN' /&VENT CB='ZBAR' ,SURF_ID='OPEN' /&SLCF PBY=0.,QUANTITY='TEMPERA TURE',VECTOR=.TRUE. /&SLCF PBY=0.,QUANTITY='HRRPUV' /&SLCF PBY=0.,QUANTITY='MIXTURE_FRACTION' /&BNDF QUANTITY='HEAT_FLUX' /FDS火灾模拟软件可以在美国NIST官方网站免费下载。
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。
火灾模拟软件FDS中的火源设定摘要:FDS(Fire Dynanmics Simulator)是燃烧驱动流体流动的计算流体动力学模型(CFD)。
该软件采用数值方法求解受火灾动力驱动的低马赫数流动的N-S 方程,重点是计算火灾中的烟气和热传导过程。
到目前为止,这个模型大约有一半的应用是进行烟雾处理系统的设计和喷头/探测器的激活研究。
另外一半包含了住宅或工业火灾重建的研究。
而不管是研究火灾中的烟气流动、热传导过程、还是探测器的激活,都需要有一个合理设置的火源。
只有火源设置的合理,才能真正模拟、重现火灾。
若火源的设置出现问题,那么后续的模拟研究都不会准确。
关键字:FDS 火源1 FDS中燃烧和热辐射模型的简介FDS中容易混淆的地方是气相燃烧和固相分解之间的区别。
气相燃烧是指燃料蒸气和氧气的反应;固相分解是指固体或液体表面燃料蒸气的产生。
尽管FDS 火灾模拟中存在多种类型的燃烧物,在模拟中只能有一个气态的燃料。
实际上,只是指定了一个单气相反应,代替了所有潜在的燃料来源。
描述气相反应有两个途径。
默认情况下,是利用混合分数模型来说明整个燃烧过程中的从起始表面产生燃料气体的演化。
另一个是采用有限率方法,在这种情况下,燃烧过程中每个类别的气体都分别被单独的定义和追踪。
这种方法比混合分数模型要复杂。
常用的就是混合分数模型,本文只对它着重介绍。
2 混合分数模型下FDS中设定火源的方法FDS中有两个途径指定一个火源。
一种是在SURF行上指定一个Heat Release Rate Per Unit Area HRRPUA。
另一种是指定一个HEAT_OF_REACTION,连同还要指定MATL行上的其它参数。
这两种方法中,参数的设置会自动调用混合分数模型。
混合分数模型中使用一个单独的REAC行。
如果输入文件中没有REAC行,会使用丙烷作为替代燃料,并且所有的燃烧速度都会得到相应的调整。
如果只是指定了火源的热释放速率HRRPUA,反应参数可能不需要调整,不需要在输入文件中添加任何的REAC行。
然而,如果知道关于主要燃料气体的情况,应考虑通过REAC行至少指定基本的化学计量数。
FDS会利用这些信息来决定燃烧的产物量。
2.1 在SURF行上指定HRRPUA设定火源的方法如果只是想简单地得到一个给定热释放速度(HRR)的火源,不需要指定任何材料的性质。
输入文件中也不需要添加REAC行。
它只是建立了一个基本的模型,假设为从一个固体表面或通风口喷射出气体燃料。
SURF组定义流域中或流域边界上所有实体表面或开口的结构。
每个SURF 行包含一个识别字符串ID='……',以便使障碍物或者通风口与它关联起来。
这只是一个简单的火源,有单位面积热释放速度(HRRPUA),单位是kW/m2。
例如:&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.0 /&OBST XB=2.0,4.0,1.0,5.0,0.0,0.3,SURF_IDS='FIRE','INERT','INERT' /这两个语句表示OBST的上表面的边界条件是SURF ID='FIRE',也就是一个单位面积热释放速率为1000kW/m2的火源,障碍物OBST的上表面积是2×4=8m2,也就是热释放速率为1000×8=8MW的一个火源。
只指定HRRPUA的火源,其功率会在模拟的开始1s时间内立即就达到指定功率。
如下图所示:图2.1 功率为8MW的火源热释放速率图如果要控制火源的速度,可以指定SURF行上边界条件的时间关系曲线。
边界条件可以通过指定的函数或用户自定义的函数来设置成随时间变化的量。
参数TAU_Q表示热释放速度在TAU时间内逐步增加至指定值,并停留在这个值上。
如果TAU_Q是正值,热释放速度以双曲正切函数(t/τ)增加。
若是负值,则以(t/τ)2函数增加[1]。
例如:&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.0 ,TAU_Q=10/&OBST XB=2.0,4.0,1.0,5.0,0.0,0.3,SURF_IDS='FIRE','INERT','INERT' /如下图所示:图2.2前10s热释放速率以双曲正切函数增加的火源图图2.3前10s热释放速率以(t/τ)2函数增加的火源图如果需要tanh或t2以外的函数,那么需要输入用户自己定义的燃烧随时间的变化关系。
这就需要用到RAMP行。
例如:&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.0 ,RAMP_Q='function'/&OBST XB=2.0,4.0,1.0,5.0,0.0,0.3,SURF_IDS='FIRE','INERT','INERT' /&RAMP ID='function',T=0.0,F=0.0 /&RAMP ID='function',T=5.0,F=0.5 /&RAMP ID='function',T=15.0,F=1.0 /&RAMP ID='function',T=25.0,F=0.5 /&RAMP ID='function',T=30.0,F=0.2 /注意:这里的T表示时间,F表示T时刻的热释放速率与最大热释放速率的比值。
上述参数表示的火源如下图所示:图2.4 热释放速率以自定义函数变化图2.2指定HEAT_OF_REACTION设定火源的方法只是指定HRRPUA的火源,没有考虑到火源燃烧过程中的实际情况,只是给出了一个燃烧产生的效果。
而实际中的燃烧可能还有复杂的分解过程,材料的其它性质来影响到燃烧的过程。
上面说到过模拟中只能有一个气态的燃料,也就是说其它的燃料要分解成气体来燃烧。
FDS中描述固体和液体的分解有好几种方法。
采用哪种方法在很大程度上取决于所知的材料性质情况,和分解模型的合适性。
2.2.1固体燃烧物固体物质通过SURF行来描述,SURF行包含组成它的各类物质MATL。
每个MATL可以进行几个反应,指定N_REACTIONS来表示其发生几个反应。
每一个反应可以产生一个固体RESIDUE,水蒸汽,和/或燃料蒸气。
确定每个反应的产物:固体RESIDUE,水蒸汽,和/或燃料蒸气。
这些信息通过yieldsNU_RESIDUE(j),NU_WATER(j),和NU_FUEL(j) 来表示。
理想情况下,产物数量的总和应是1,表示反应物的质量守恒。
接下来要制定所知物质的分解速度。
通常情况下,指定REFERENCE_RATE(S-1)和REFERENCE_TEMPERATURE(℃)。
REFERENCE_RATE的默认值是0.1s-1。
REFERENCE_TEMPERATURE(℃)是指在这个温度下,所指材料的质量分数以0.1s-1的速度进行了分解反应。
最后还要指明每单位质量的反应物转化为其它物质时,消耗的能量HEAT_OF_REACTION(j)。
这是因为大多数固相反应是吸热的,需要能量。
通常情况下,只有像水的蒸发这样的简单相变反应才确切的知道其HEAT_OF_REACTION。
对于其它反应,必须靠经验来确定。
一个固体燃烧物例子如下:&MATL ID = 'My Fuel'SPECIFIC_HEAT = 1.0CONDUCTIVITY = 0.4DENSITY = 100.0HEAT_OF_COMBUSTION= 15000.N_REACTIONS = 1NU_FUEL(1) = 1.REFERENCE_TEMPERATURE(1) = 100.HEAT_OF_REACTION(1) = 0. /&SURF ID = 'FIRE'RGB= 230,230,230MATL_ID = 'My Fuel'IGNITION_TEMPERATURE = 50.THICKNESS = 0.30 /&OBST XB=x1,x2,y1,y2,z1,z2, SURF_ID='FIRE'/这个固体物的参数见MATL行,在SURFA行有其点燃温度50℃。
其被一个大功率火源点燃后的燃烧情况如下所示。
图2.5 一个固体燃烧物从引燃到稳定燃烧的热释放速率变化图从图中可见首先是大功率火的燃烧,将其引燃,设置大功率火源20s后熄灭。
剩下的固体物质逐渐稳定燃烧。
2.2.2 液态燃烧物对于一个液体燃料,热学性质与固体材料的相似,但也有一些例外。
燃料的蒸发速度是由方程Clausius-Clapeyron来控制。
这个方法的唯一缺点是,燃料气体的燃烧不管任何的点燃源。
因此,如果指定了一个液体燃料,燃料会立即燃烧。
一个液态燃料盘的例子如下:&MATL ID = 'MY LIQUID'EMISSIVITY = 1.0NU_FUEL = 0.97HEAT_OF_REACTION = 880.CONDUCTIVITY = 0.17SPECIFIC_HEAT = 2.45DENSITY = 787.ABSORPTION_COEFFICIENT = 40.BOILING_TEMPERATURE = 76. /&MATL ID = 'STEEL'EMISSIVITY = 1.0DENSITY = 7850.CONDUCTIVITY = 45.8SPECIFIC_HEAT = 0.46 /&SURF ID = 'ETHANOL POOL'COLOR = 'YELLOW'MATL_ID = 'MY LIQUID','STEEL','STEEL'THICKNESS = 0.01,0.001,0.05TMP_INNER = 25. /这是一个在钢铁制作的盘子里装有性质为MY LIQUID的物体。
MATL行上包含BOILING_TEMPERATURE告诉FDS利用它的液体分解模型。
它也自动设置N_REACTIONS=1,也就是只有一个反应,从液体转变为气体燃料的相变。
要注意ABSORPTION_COEFFICIENT对于液体的作用。
这表示液体对热辐射的吸收。
它对燃烧速度的作用很重要。
一个液体燃料盘的热释放速率如下图所示:图2.6 一个液体盘火随着燃烧逐步增大热释放速率图由图可见液态燃料盘燃烧时,热释放速率会持续增加。