毕业论文移动版

h——比焓，J/㎏；• m

q——体积热源，W/m3

q——辐射热通量矢量；——耗散函数，W/m3。

热力学状态参数（P、、T等）是表示流体所处的热力学状态的物

理量。它们之间的关系可用下列方程表示为：FP，，T0

即理想气体状态方程：

2.1.2大涡模拟法

大涡模拟法就是通过某种滤波函数，将不同尺寸的涡区分开来，然后直接模拟大尺度的涡，在火灾烟气的流动中，对大尺度的涡进行直接模拟可以得到准确的计算模型，而被滤掉的小涡成为计算方程上的一个参数[19]。亚格子（SGS）模型在FDS的计算中经常被使用到，依据其计算模型，流体动力黏性系数可表示为：

2.2FDS模拟流程

运用FDS对火灾模拟的基本过程如图2-1所示：

图2-1FDS模拟流程2.3PyroSim建模软件

PyroSim是由美国的ThunderheadEngineering公司开发出服务于火灾动态仿真模拟的处理软件。所以，PyroSim是以FDS为基础研发出来的，它为FDS提供了一个可操作的用户界面。在原先的FDS中，使用FDS建模时需要编写复杂的代码，而在PyroSim中最大的创新，在于为使用者设计了可直接编辑的用户界面，它可以让使用者一边编辑一边直接查看所建的模型，让使用者免于陷入编写复杂命令的苦恼中。PyroSim软件已同时具备了Smokeview和FDS的所有功能，从建模，到模拟运算，再到后期数据处理都可以直接在这个软件中完成。

PyroSim软件有运行错误提示功能，会提醒使用者错误的操作，以保证最后能够生成正常运行的FDS文件。此外，PyroSim软件还提供一些实用的功能：制做模型图案、编辑墙壁、创建喷头、增加温度切面、创建热电偶等。PyroSim软件还可以导入建好的CAD图形，直接生成可利用的模型。

PyroSim软件的使用步骤:

1)新建PyroSim程序文件并保存和命名为firestrom。2)编辑Meshes，建立模型区域；

3)编辑Materials，定义材料参数；4)编辑Surfaces，定义表面属性；

5)编辑Obstacles，建立实体障碍物；

6)通过Devices，创建各种探测设备和消防灭火设备；

7)通过Slices，设定切片的位置和需要测量的数据。

8)建立种模型检查

9)保存模型

本文模型的建立就使用Pyrosim，软件在前期模型的绘制和后期数据分析都有较好的表现，免去了代码编写的过程，降低了FDS的学习难度，极大地提高了FDS建模的效率。此外，在设定一系列参数之前，需要先设定环境的变量参数，例如，外界的风速、外界的温度、内部的温度等，不同的环境变量，会使模拟的结果产生不同效果。

3.火旋风模拟实验

3.1火旋风产生条件

通过添加一定的条件便可使普通火焰转变为火旋风。Byram和Martin[13]提出，火旋风的产生和三个因素有关：生成涡、流体汇和摩擦力。

3.2产生火旋风的方法

通过阅读大量文献发现，产生火旋风的方法有很多，其中能够在实验室完成的有有以下两种。

3.2.1旋转纱窗·火源装置

这个装置通过机械旋转来产生切向力，制造出产生火旋风的条件，是Emmons和Ying设计开发的[12]。其装置底部是圆形的平台，直径为2.4m。在中心放置一个直径为10 cm燃烧器，作为火源。在平台上方悬挂一个直径为2.2m、高3.0m的12纱网，纱网连接在电机上。在电机的带动下，纱网可以以一定的速度旋转起来。点燃平台中心的燃烧器，空气被加热，形成上升的热气流，而纱网将装置内外分隔开来了，当装置内空气被消耗时，外界的空气就会补充进来，所以，纱网外的空气就会穿过旋转的纱窗。在空气进入纱窗的同时，旋转的纱窗会对穿过的空气施加切向的力，它们会在装置内形成漩涡状气流，即达到了火旋风产生条件之一：生成涡。旋转的空气涡流与上升热羽流接触，在相互作用下最终使火焰发生旋转，形成火旋风。这种装置的优点是，可以通过控制纱窗旋转的速度，影响火旋风的燃烧状态，有利于研究火旋风的形成与变化条件。 (责任编辑：qin)