消防工程数值模拟与仿真：PyroSim+Pathfinder

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第1章 概述 001 1.1 消防工程仿真发展现状 001 1.1.1 火灾烟气模拟技术 001 1.1.2 人员疏散模拟计算 002 1.2 消防仿真理论研究现状 004 1.3 消防仿真软件概述 005 1.3.1 火灾烟气模拟软件 005 1.3.2 人员疏散模拟软件 008 第2章 建筑火灾仿真基础理论 011 2.1 火灾仿真基本控制方程 011 2.1.1 火灾控制方程概述 011 2.1.2 质量传输与热焓 012 2.1.3 动量传输与压力 014 2.1.4 湍流与黏性方程 015 2.2 火灾仿真基本方法 016 2.2.1 火灾仿真方法概述 017 2.2.2 区域模型 017 2.2.3 场模型 017 2.2.4 网络模型 018 2.3 动量传输模型 018 2.3.1 DNS 与LES 概述 019 2.3.2 DNS 动量方程 019 2.3.3 LES 动量方程 020 2.3.4 亚网格动能 021 2.3.5 平均强迫速度场模型 021 2.4 湍流燃烧模型 022 2.4.1 反应时间尺度模型 022 2.4.2 预混反应时间积分 023 2.4.3 反应时间步长数值解 024 2.4.4 化学反应速率模型 025 2.4.5 热释放速率 026 2.4.6 熄灭模型 026 2.5 辐射模型 028 2.5.1 辐射传播模型 028 2.5.2 数值求解方法 030 2.5.3 吸收和散射模型 033 2.6 HVAC 控制方程. 034 2.6.1 控制方程 035 2.6.2 方程求解 035 2.6.3 边界模型 038 第3章 建筑消防系统基础 039 3.1 消防系统简介 039 3.2 火灾探测与报警系统 039 3.2.1 火灾探测系统 040 3.2.2 自动报警系统 042 3.3 消防给水系统 043 3.3.1 消防供水 043 3.3.2 消火栓系统 044 3.3.3 自动喷水灭火系统 045 3.4 防排烟系统 048 3.4.1 防烟系统 048 3.4.2 排烟系统 049 第4章 FDS 前处理器PyroSim 053 4.1 PyroSim 界面简介 053 4.1.1 导航视图 053 4.1.2 3D 视图 054 4.1.3 2D 视图 055 4.1.4 截图 056 4.1.5 首选项 056 4.1.6 单位 057 4.1.7 配色方案 057 4.1.8 View 菜单 058 4.2 PyroSim 基本参数简介 059 4.2.1 PyroSim 常用菜单与对话框操作指南 059 4.2.2 PyroSim 文件系统和文件操作 061 4.3 PyroSim 建模基础 064 4.3.1 建模造型简介 064 4.3.2 坐标系 064 4.3.3 创建楼层 064 4.3.4 3D 视图创建几何模型 066 4.3.5 2D 视图创建几何模型 071 4.3.6 创建复杂的几何结构 075 4.3.7 几何对象的工作 078 第5章 消防系统建模 084 5.1 火灾探测设备 084 5.1.1 感烟探测设备简介 084 5.1.2 感烟探测器模型 085 5.1.3 创建感烟探测设备 085 5.1.4 感温探测设备简介 086 5.1.5 感温探测器模型 086 5.1.6 创建感温探测设备 087 5.2 灭火系统建模过程 087 5.2.1 创建喷头连接模型 088 5.2.2 创建喷头连接 088 5.2.3 创建喷雾模型 089 5.2.4 创建干燥管 090 5.2.5 创建自动喷水灭火系统 090 5.2.6 喷嘴 091 5.3 防排烟系统建模过程 092 5.3.1 用HVAC 创建防排烟系统 092 5.3.2 用Supply 和Exhaust创建防排烟系统 095 5.4 联动控制 097 5.4.1 激活控制介绍 097 5.4.2 创建激活控制 098 5.5 创建FDS+EVAC 逃生模型 099 5.5.1 FDS+EVAC 介绍 100 5.5.2 创建网格 101 5.5.3 创建一个出口 101 5.5.4 添加人员 103 5.5.5 指定模拟属性 103 5.5.6 保存模型 103 5.5.7 运行分析 103 5.5.8 查看结果 103 第6章 酒店火灾模拟案例 105 6.1 酒店火灾建筑模型简介 105 6.2 酒店建筑建模过程 106 6.2.1 输入材料与反应数据 106 6.2.2 创建网格 106 6.2.3 指定燃烧参数 107 6.2.4 创建表面 107 6.2.5 导入CAD 图纸 108 6.2.6 创建地板和墙 110 6.2.7 创建窗 117 6.3 添加探测系统 119 6.3.1 使用通风口定义火源 119 6.3.2 定义开放边界 120 6.3.3 设置探测器 120 6.3.4 设置水喷淋设备 122 6.3.5 设置切片 122 6.3.6 设置模拟属性 122 6.3.7 保存并运行 123 6.4 模拟结果 123 6.4.1 Smokeview 查看3D结果 123 6.4.2 查看时间历史结果 125 第7章 人员疏散仿真理论基础 126 7.1 疏散仿真理论模型简介 126 7.2 元胞自动机 128 7.2.1 元胞自动机模型理论及建模 129 7.2.2 人员模型假设 130 7.2.3 人员疏散模型建立 130 7.3 Agent-based 模型 132 7.3.1 Agent 模型 132 7.3.2 Agent 理论的人员疏散仿真应用 135 7.3.3 人员疏散模型 135 7.3.4 个体 136 7.3.5 路法规划算法 137 7.4 SFPE 模式 138 7.4.1 SFPE 模式参数 138 7.4.2 速度 138 7.4.3 通过门 140 7.4.4 碰撞处理/响应 140 7.5 Steering 模式 141 7.5.1 速度 141 7.5.2 加速度 141 7.5.3 人员密度估计 141 7.5.4 Steering 142 7.5.5 评估运动 145 7.5.6 人员状态 146 7.5.7 优先级 147 7.5.8 解决运动冲突 147 7.5.9 避免碰撞/响应 148 7.5.10 穿过门 149 7.6 人员疏散模拟软件简介 149 7.6.1 Pathfinder 149 7.6.2 STEPS 151 7.6.3 Building EXODUS 152 7.6.4 SIMULEX 153 第8章 Pathfinder 模拟软件 157 8.1 软件界面 157 8.1.1 图形用户界面 157 8.1.2 视图 158 8.2 建筑模拟建模 165 8.2.1 创造运动空间 165 8.2.2 导入文件 183 8.2.3 编辑和复制对象 200 8.3 人群建模 205 8.3.1 人员档案 205 8.3.2 运输工具形状 212 8.3.3 行为 214 8.4 疏散行为模拟 222 8.4.1 救援流程概述 222 8.4.2 准备被施救者 223 8.4.3 准备救援人员 223 8.4.4 准备团队 223 8.4.5 人员分组 224 8.5 模拟与结果分析 226 8.5.1 模型分析 226 8.5.2 模拟 227 8.5.3 结果 232 第9章 酒店人员疏散模拟案例 238 9.1 模型创建过程 238 9.2 人员参数建模 251 9.3 模拟结果 253 参考文献 255