(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210649985.5 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 东南大学 地址 210018 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 张晋　陆虎　孙一鸣　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 徐尔东 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的 FDS房间火灾模拟方法 (57)摘要 本发明涉及一种将木材作为火源考虑木炭 继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 首先， 建立模 型、 定义材料属性、 输入初步木材燃烧模型进行 试算， 然后， 将房间模型的质量损失率导出与试 验值进行比较， 用线性拟合的方法推出木炭燃烧 产生的热释放速率曲线， 对质量损失率的差异进 行修正， 最后， 在FDS房间模型的底板上设置一个 燃烧器表 面， 输入修正的木炭燃烧产生的热释放 速率曲线， 进行二次计算， 输 出结果， 此时再与试 验结果进行二次比较； 本发明可以更好的模拟真 实的房间火灾情况， 使得模拟效果更为 准确。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115114818 A 2022.09.27 CN 115114818 A 1.一种将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 其特征在于： 具体 包括以下步骤： 步骤S1： 建立FDS房间模型， 在 FDS房间模型内对各个房间构成进行材料属性定义， 同时 将房间构成中木材的属性输入至FD S房间模型内进行 试算获取计算 值； 步骤S2： 将FDS房间模型的质量损失率导出， 并与试验值进行比较， 采用线性拟合的方 法推导出FDS房间模型内木材燃烧后木炭燃烧产生的热释放速率曲线， 对导出的质量损失 率的差异进行修 正； 步骤S3： 在建立的FDS房间模型内底板上设置一个燃烧器表面， 用于模拟木材燃烧至木 炭后持续 放热的过程， 输入木炭燃烧产生的热释放速率随时间变化曲线， 进行二次计算； 步骤S4： 将二次计算后的结果输出， 与试验值做二次比较， 进行验证。 2.根据权利要求1所述的将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 其特征在于： 步骤S1 中， 建立的FDS房间模型即为在FDS中建立的房间火灾初步有限元模 型， 包括各个房间构成包括房间模型、 实体木垛模型以及热电偶树模型， 并对各个构成模型进 行材料属性定义。 3.根据权利要求2所述的将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 其特征在于： 房间构成 中基于木材的属性将简化木材燃烧放热模型输入 FDS房间模 型内， 前 述简化木材燃烧放热模型HR RPUA的计算公式为 公式中， Ht为木材燃烧 过程中最大的单位面积放热速率， 为实体木垛质量损失率， 试 验时取试验数据， Δ Hc为木材热值， As为实体木垛 暴露面积。 4.根据权利要求3所述的将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 其特征在于： 步骤S2中， 将FDS房间模型的质量损失率导出， 记录试验值与计算值在下降段 的交点对 应的横坐标tc， 将t＞tc的时间区间 内的实体木 垛质量损失率 单独取出， 并进行 线性拟合， 拟合直线靠近试验值的上包络线， 即为木材燃烧后木炭燃烧产生的热释放速率 曲线。 5.根据权利要求4所述的将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 其特征在于： 在建立的FDS房间模 型内， 输入木材燃烧后木炭燃烧产生的热释放速率随时间 变化曲线， 即为 完成修正后FDS房间模型的建立。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115114818 A 2一种将木材作 为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟 方法 技术领域 [0001]本发明涉及一种将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 属 于消防工程领域。 背景技术 [0002]FDS(Fire  Dynamic Simulation)是美国国家标准与技术研究院(National   Institute ofStandards  and Technology,NIS T)开发的一款数值模拟软件。 FDS6利用火灾 驱动流体流动的计算流体动力 学(CFD)模型进行火灾模拟。 由于FDS是对所有人开放的， 这 就使大量的学者能够对其模拟结果的准确性进行检测与验证， 促使该软件得到了极其广泛 的应用， FD S是目前火灾数值模拟领域的权威。 [0003]PyroSim(Thunderhead  Engineering  PyroSim)是由美国NIST研发的一款专门为 FDS建立模型的软件， 为FDS建模提供了可视化的操作界面， 让操作者能够直观的看到三维 图形， 这样大大加快了建模的速度； 模型建立完成后， 运行PyroSim中已经提前内置的核心 算法FDS进行运算模拟， 最后用户通过后处 理器SmokeView可以查看火灾发展的全过程。 [0004]目前国内对房间火灾的模拟较少， 有部分学者对房间火灾进行模拟， 在模拟中， 木 垛的燃烧特性通常采用利用锥形量热仪试验得到的着火温度和热释放速率的方式输入， 并 将模拟结果与试验结果进行比较， 结果表明， 在不同外热流密度下获得的锥形量热计测试 输入的热释放率对模拟结果几乎没有影响。 热释放速率与实验测 量值吻合良好， 室内空气 温度在火灾充分发展阶段拟合较好， 但在火灾降温阶段存在较大差异， 没有办法解决木炭 继续燃烧放热这 一现象对房间火灾模拟结果的影响， 无法做到较为精细的模拟房间火灾。 发明内容 [0005]本发明提供一种将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 可 以更好的模拟真实的房间火灾情况， 使得模拟效果更为 准确。 [0006]本发明解决其 技术问题所采用的技 术方案是： [0007]一种将木材作为火源考虑木炭继续燃烧的FDS房间火灾模拟方法， 具体包括以下 步骤： [0008]步骤S1： 建立FDS房间模型， 在FDS房间模型内对各个房间构成进行材料属性定义， 同时将房间构成中木材的属性输入至FD S房间模型内进行 试算获取计算 值； [0009]步骤S2： 将FDS房间模型的质量损失率导出， 并与试验值进行比较， 采用线性拟合 的方法推导出FDS房间模型内木材燃烧后木炭燃烧产生的热释放速率 曲线， 对导出的质量 损失率的差异进行修 正； [0010]步骤S3： 在建立的FDS房间模型内底板上设置一个燃烧器表面， 用于模拟木材燃烧 至木炭后 持续放热 的过程， 输入木炭燃烧产生的热释放速率 随时间变化 曲线， 进行二次计 算；说　明　书 1/4 页 3 CN 115114818 A 3