Pyrosim实例教程(隧道火灾案例)
Pyrosim介绍 Pyrosim是一款FDS前后处理软件,以计算流体动力学为依据,可以模拟预测火灾中的烟气,CO等毒气的运动,温度以及浓度等情况;软件可以模拟的火灾范围很广,从日常炉火,放假,节点设备引起的各种火灾形式;方便快捷的建模,并支持XDF和FDS格式的模型文件的导入。
自学Prosim软件有以下学习资源:
1.PyroSim初学者教程
2.PyroSim实用资源
3.Pathfinder初学者教程
4.Pathfinder实用资源
5.Pathfinder相关论文
6.FDS官网
7.FDS官方论坛(需)
本教程以隧道火灾模拟应用为例,主要演示以下内容:
- 创建一个10MW的燃烧火源;
- 创建一个风速入口;
- 定义一个燃烧反应;
- 添加一个热电偶;
- 添加一个流量测量装置;
- 添加一个层分区装置(衡量层高度);
- 添加一个温度可视化扫描平面;
- 通过Smokeview查看3D结果;
- 通过PyroSim查看2D结果。
- 选择Model > Edit Meshes,点击New创建网格 ;
- 设置网格边界,Min X=0,Max X=300,Min Y=0,Max Y=21.6,Min Z=0,Max Z=4.5;同时设置网格数量X cell=1000,Y cell=72,Z cell=15,也可直接点击Cell Size 进行设置,软件会自动生成各方向上的网格数量;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
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注:如果需要对网格进行局部加密,比如说对近火源区采用较密集的网格,对远火源区采用较稀疏的网格,需要分区域画网格。这样不仅可以减少网格数量,而且可以利用FDS并行计算提高计算效率。
ETHANOL VAPOR:乙醇蒸汽燃烧反应
HEPTANE:庚烷燃烧反应
METHANE:甲烷燃烧反应
POLYURETHANE:聚氨酯燃烧反应
PROPYLENE:丙烯燃烧反应
除了PyroSim里面自带的燃烧反应外,也可以根据实际情况创建新的库,在原子种类框中输入根据实验测试、经验、资料等实际数目的原子数目,以及燃料流中的一些相关的参数来完成燃料部分的设置。
- 选择Devices > Edit Libraries;
- 在Category 下拉菜单中选择Gas-phase Reactions;
- 从库中复制METHANE反应到Current Model 中;
- 关闭PyroSim Libraries对话框。
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① 定义火源表面
Burner Surface用于创建火源表面。本案例需要在隧道中心定义一块2*3的燃烧区域,火灾大小为10MW。相当于把10MW的热量直接分布在6m2的面积上,折合1666.67kW/m2。
- 选择Model > Edit Surface,点击New创建表面 ;
- 在Surface ID 对话框中输入fire;
- 在Surface Type 下拉菜单中,选择Burner;
- 点击OK以创建火源表面;
- 在Heat Release Rate对话框中输入1666.67;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
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Supply Surface用于向模型域中送入空气。本案例定义隧道纵向通风速度为3m/s。
- 选择Model > Edit Surface,点击New创建表面 ;
- 在Surface ID 对话框中输入Blow;
- 在Surface Type 下拉菜单中,选择Supply;
- 点击OK以创建送风表面;
- 在Specify Velocity对话框中输入3.0;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
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- 选择Model > New Vent;
- 在ID 对话框中输入fire vent;
- 在Surface 下拉菜单中,选择fire;
- 点击Geometry,在Plane选择Z,设定值为0.0,即火源在隧道底部;
- 设置火源区域,Min X=148.5,Max X=151.5,Min Y=9.8,Max Y=11.8,即火源在隧道中部;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
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使用之前定义的Blow Surface来创建风源。
- 选择Model > New Vent;
- 在ID 对话框中输入blow vent;
- 在Surface 下拉菜单中,选择blow;
- 点击Geometry,在Plane选择X,设定值为0.0,即设定为隧道入口;
- 设置入口区域,Min Y=0,Max Y=21.6,Min Z=0,Max Z=4.5;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
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使用软件内置的Open Surface来创建开放边界,创建隧道顶排风口也采用相同的方法。
- 选择Model > New Vent;
- 在ID 对话框中输入open vent;
- 在Surface 下拉菜单中,选择open;
- 点击Geometry,在Plane选择X,设定值为300.0,即设定为隧道出口;
- 设置出口区域,Min Y=0,Max Y=21.6,Min Z=0,Max Z=4.5;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
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- 选择Devices > New Thermocouple;
- 在Name 对话框中输入Thermocouple ;
- 在Location 输入热电偶的位置坐标;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
- 选择Devices > New Flow Measuring Device;
- 在Name 对话框中输入smoke flow ;
- 在Quantity下拉框,选择Heat Flow;
- Plane选择Y,设定值为流量测量装置在隧道纵向上的位置;
- 设置流量统计截面区域,Min Y=0,Max Y=21.6,Min Z=0,Max Z=4.5;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
- 选择Devices > New Layer Zoning Device;
- 在Name 对话框中输入layer zone ;
- 在End Point 1对话框中,在X输入200,在Y输入10.8,在Z输入0.0;在End Point 2对话框中,在X输入200,在Y输入10.8,在Z输入4.5,即测量火源下游50m处的烟气层高度;
- 点击OK保存更改并关闭对话框。
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添加一个温度可视化扫描平面 FDS使用LES模型模拟湍流,会产生大量的瞬时数据。FDS中需要定义切面,只有切面数据会保存。
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设定Simulation Time
- 选择Analysis > Simulation Parameters;
- 在Time一栏End Time 框中输入300.0;
- 点击OK 保存simulation参数。
- 选择File > Save;
- 存盘路径选择. FDS模拟产生大量的文件和大量的数据,最好是创建一个新的文件夹,命名为AR=4.8.psm.
- 点击OK保存模型。
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