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2022一级消防工程师《综合能力》教材知识点火灾疏散

模拟

一、火灾模拟(一)概述

火灾数值模拟是火灾研究的重要内容之一，但由于火灾现象的复杂性，

近几十年来才建立起描述火灾现象的实用数学模型。火灾模型主要分为确

定性模型和随机性模型。

火灾数值模型主要有专家系统(E某pertSytem)、区域模型

(ZoneModel)、场模型(FieldModel)、网络模型(NetworkModel)和混合模

型(HybridModel)。场模型也即CFD(计算流体动力学)模型，主要是指利

用计算流体动力学技术对火灾进行模拟的模型，由于CFD模型可以得到比

较详细的物理量时空分布，能精细地体现火灾现象，加之高速、大容量计

算机的发展，使得CFD模型得到了越来越广泛的应用。

目前用于火灾模拟的CFD模型主要有FDS、PHOENICS、FLUENT等。

FDS是专门针对火灾模拟而开发的CFD软件，简单易用。因此，它在火灾

模拟中的应用最为广泛。而PHOENICS和FLUENT是计算流体力学的通用软

件，将其用于火灾模拟需要有较强的流体力学背景，因此，应用较少。目

前，国内外对FDS的研究比较多，而对于PHOENICS和FLUENT在火灾模拟

方面的应用研究较少，对各个软件的对比研究则更少。

(二)选取

从软件易用性来看，火灾专用模拟软件相对简单，在应用中不需要作

复杂设置，使用者只需掌握火灾基本知识即可得到合理的结果，而通用

CFD软件对使用者要求较高，使用者需要对流体力学知识有深入了解，才

能得到合理结果，因此，一般火灾模拟选择专用软件为宜。

利用火灾模型进行数值分析前，应着重考虑该模型对所模拟问题的适

用性及预测能力，

一般情况下，需要事先利用相关试验(已有其他人员进行的试验或自

己进行相关试验)对模型进行确认研究。从模拟结果的准确性来看，火灾

专用模拟软件由于是专门针对火灾开发的，在概念模型层面相对于通用软

件更接近于真实模型，其数学模型更能反映火灾过程，因此，一般情况下，

建议选择火灾专用软件，除非在专用软件无法模拟的情况下才选择通用软

件。

使用火灾专用软件时，应着重考虑网格独立性、边界条件设置对模拟

结果的影响，使用通用软件时，还应考虑湍流模型、燃烧模型、辐射模型

的选择。

火灾模型的验证和确认应包含其对各类火灾参数的预测能力研究，如

火场温度、热辐射通量、反应产物的浓度变化(着重研究C0、C0，、烟密

度等)、火场能见度等。

对于通用的CFD软件，如PHOENICS、FLUENT、CF某等，由于其发展

比较成熟，其程序一般能够比较准确地反映其所确立的概念模型，因此，

对这类模型可以着重于确认研究;对于专用火灾模拟软件，如FDS等，已

经进行了较多的确认和验证工作，对于比较常见的火灾场景，如建筑室内

火灾等，可以直接用来模拟分析，而对于一些特殊的场景，如火灾在狭长

双层玻璃幕墙内的蔓延模拟，还需进行进一步确认研究;对于自行编制的

火灾模拟程序，模型的验证工作是至关重要的，应确保程序能够准确反映

概念模型。

利用Steckler房间火灾试验对PHOENICS和FLUENT进行确认研究，

就该类实例来说，FLUENT的准确度要高于PHOENICS，但就工程应用来说，

在选择合理的湍流模型、辐射模型，并经过网格独立性检验后，二者的模

拟结果一般均可满足工程需要。

火灾发展具有确定性和随机性的特点，火灾试验的影响因素较多，在

选择确认试验时，应尽量选择可重复性强的试验，并应注重采用不同火灾

场景下的火灾试验对其进行确认研究，以便更好地检验模型的可信度。

二、疏散模拟(一)概述(二)疏散模型分类

人员疏散计算方法主要有两种：水力疏散模型和人员行为模型。1.水

力疏散模型

水力疏散模型通常对人员疏散过程作如下保守假设：

1)疏散人员具有相同的特征，并且都具有足够的身体条件疏散到安全

地点。

2)疏散人员是清醒的，在疏散开始的时刻一起井然有序地进行疏散，

且人员在疏散过程中不会中途返回选择其他疏散路径。

3)在疏散过程中，人流的流量与疏散通道的宽度成正比分配，即从某

一出口疏散的人数按其宽度占出口总宽度的比例进行分配。

4)人员从各个疏散门疏散且所有人的疏散