
导言
FDS解决了数控一种形式的纳维尔-斯托克斯方程适合低速,热驱动流与重点烟雾和热量传递,从火灾。制订该方程和数值算法是包含格式技术参考指南[ 1 ] 。
Smokeview是一个的可视化程序,是用来显示的结果是一个格式模拟。
详细说明Smokeview被发现在该用户的指南Smokeview第5版[ 2 ] 。
1.1FDS的特点
第一个版本的FDS已经开始公开发表在2000年2月。至目前为止,该模型大约有一半已用于设计的烟雾处理系统和自动喷水灭火/探测器活化研究。另一半则包括住宅及工业消防重建。在其整个发展,FDS已着眼于解决现实的问题,消防火灾防护工程,而在同一时间内提供一种工具来学习基本的消防动力学和燃烧。
水动力模型 FDS解决了数控一种形式的纳维尔-斯托克斯方程适合低速、热驱动流,重点是火灾中烟雾和热量传递。核心算法是一个明确的预测校正计划,在空间和时间的二阶精度。用司马格林斯基形式的大涡模拟(组)来对待动荡 。如果基本数值网格是好的,直接履行数值模拟(域名系统)是可能的。 les是默认的运作模式。
燃烧模型 大多数应用,FDS采用单步化学反应,其反应产物都被跟踪,通过双参数混合分数模型。该混合物分数是一个守恒标量,即质量分数为一人或多人组成的气体在某一特定点,在流场。默认情况下,两部分组成的混合物分数是明确计算出来的。首先是未燃燃料质量分数,第二个是烧燃料的质量分数(即大规模的燃烧产物源自燃料) 。两个步骤的化学反应,以三参数混合分数分解,也可用于第一步氧化燃料,一氧化碳和第二步氧化一氧化碳为二氧化碳。 3个混合分数成分为二步反应是未燃燃料,大量的燃料,已完成第一反应步骤,和群众的燃料,已经完成了第二个反应步骤。质量分数所有的主要反应物和产品,可以来自于混合物分数的参数手段"国与国关系" 。最后,多步有限速率模型也已同步发行。
辐射输运 辐射传热包含在模型中,通过解决灰色气体的辐射传导方程,而且在某些有限的情况下使用宽带的模式。方程求解采用相同的技术,以有限体积法对流运输,因而称之为赋予它是有限体积法(有限体积法) 。用大约100个离散的角度,求解大约需要20%的总计算时间的计算,一个温和的成本鉴于辐射传热问题的复杂性。吸收系数的气-烟尘混合物计算使用辐射的窄带模式。液滴能吸收和散射热辐射。这是很重要的是包括喷雾洒水器,而且在所有喷洒案例中也发挥了作用。吸收和散射系数,是根据米氏理论。
几何格式 FDS就纵横网格逼近方形。矩形障碍物,被迫要符合基本的网格。
多重网格 这是一个词,用来形容使用一个以上的矩形网格中的计算方法。这是有可能的描述不止一个矩形网格来计算的情况下,计算域不会轻易嵌入在一个单一的网格。
并行处理 多台电脑运行一个FDS计算是有可能的,通过信息传递界面(MPI) 。详情可参阅在第3.1.2 。
边界条件 所有固体表面指派热边界条件,再加上有关燃烧特性的物质。热和物质,在固体表面的传输通常是作为与实证相关的处理,虽然当进行直接数值模拟(DNS)时,直接计算传热传质是可能的。
1.2在FDS5中什么是新的?
FDS5在其处理固体边界和气相燃烧上不同于以往版本。其中较重要的变化是:
多步燃烧 先前版本FDS已假定只有一个气相反应。现在,多步反应计划,可来形容局部熄灭,CO的产生,在其他不同的现象中。最重要的改进,以燃烧模型是一个更准确的热释放率的计算,以及更有效地处理局部火焰熄灭。
物质层 以往版本的FDS已假定坚实的界限,构成一个单一的同质层。现在,固体分界,可以仿照多层次的材料,每个材料经可通过一个新的名称组MATL确定 。这一变化使过去的输入档案已经过时。
命令行格式 FDS仍然在命令行下运行,但比以前的版本语法略有不同。见第3节详情。
数据库 先前版本的FDS用一个单独的"数据库"的文件存储材料和反应参数值。此档案已不再可用,而现在所有的参数必须在输入文件中指定。
设备描述的方法,用来形容一种装置和/或传感器(洒水,热探测器,热电偶等)发生了变化。确定装置及其性能,见11.1。任何装置可以用来控制喷洒活动,并建立和移动开口或障碍。
洒水器 以前版本的外部喷洒档案已不再使用。所有资料洒水器及其他消防特定器件在输入文件中转达。洒水器,现在的定义用新的方法来形容装置如上所述。见第11.1获取更多信息。
控制功能 一个输入参数的新组用来描述控制喷洒活动的功能,创造和移动的开口或障碍,并执行代码(终止或打开再启动文件) 。见第11.5详情。
数值网格 先前版本的FDS使用单独的输入组,以界定数值网格和计算域。现在,两个小组已经合并成一个单一的,简化的网格名单组MESH。名单组PDIM和GRID不再在输入文件使用。见第6.3作更详细的描述。
压力区 这是有可能的,在FDS5中表示计算域中的个别区域,以获得不同的环境的背景压力,用于计算泄漏量,风机曲线等等。见第8.3节以获取更多信息。
叠加效应和大气分层 情况已有所改善,以更好地描述分层的大气和因高层建筑内外的温度差而导致的空气运动。
绝热表面温度 一个新的输出值已被添加,以方便使用FDS的输出热学和力学有限元模型。见第8.2.2获取更多信息。
开发,销售及正式用户支持 从FDS5 ,开放源代码的开发环境sourceforge.net被用作配置管理(编号归档,修改跟踪,缺陷修复,用户建议等) 。见2.1节以获取更多信息。
FDS核查和验证 引导入手,FDS5 ,更多的重点放在了维持持久收藏的核查和验证的个案。这样就提高了质量,每个格式更新和公布,作为一种标准测试套件现在将被用来购买保险,即作出修改的源代码不会降解格式输出。这还为用户提供了一个标准的数据集,以核实自己的安装格式,并比较结果表明,FDS,是不是又回到他们的制度,以公布数据。
第二章
开始
2.1如何获得FDS
http://fire.nist.gov/fds
2.2计算机硬件要求
FDS需要一个快速CPU和大量的随机存取记忆体(内存),运行效率。最起码的规格,系统应该有1千兆赫处理器,并至少有512M内存。 CPU的速度将决定维持多久计算将采取哪些整理,而量的内存,将决定有多少网格能支持在记忆体。大硬盘是需要储存的产量计算。
这是不寻常的输出一个单一的计算,以消费超过1 G的储存空间。
大部分的电脑在过去数年购买的已足以运行smokeview与买者更多的记忆体(内存) ,应购买使内存大小高达至少512。这是使计算机能够显示出结果,没有"交换"到磁盘。为smokeview这一点也很重要取得一个快速的图形卡,为个人电脑用显示器的结果,该格式运算。 多网格计算,MPI版本的FDS将超过标准100Mbps的网络。 千兆或千兆网络,将进一步减少延迟,提高数据传输速率之间的节点。
2.3 OS和软件需求
FDS并行 对于那些希望运行并行FDS的,将用于FDS计算的每一台网络里的电脑必须安装MPI(消息传递接口)。安装MPI的资料在不同的电脑平台,在FDS网站给出。看发展了的网站获取更多的信息。
第三章
运行FDS
3.1 开始FDS计算
FDS可以从命令行提示运行,或用第三方的图形用户界面(GUI ) 。下面讨论中,假设FDS从命令提示符开始运行。FDS可以运行在一个单一的电脑,只用一个CPU ,或可运行在多台计算机,并采用多处理器。对于任何操作系统上,有两种格式可执行文件。单处理器的可执行文件,FDS#. exe文件。并行可执行程序是所谓的FDS#_mpi.exe 。字母"MPI" ,标示消息传递接口(电喷) ,将在下面讨论。
微软视窗
打开一个命令提示符窗口,改变目录("cd" )到放置输入文件的位置,然后运行代码键入命令提示
fds5 job_name.fds
字符串job_name通常是在输入文件CHID中指定。建议输入文件名称和CHID一样,使所有的文件与某个特定的计算有一致的名称。模拟进展自动在屏幕上给出。详细的信息,自动发给一个文件chid.out , chid是一个字符串,通常是与job_name一样的,在输入文件指定。屏幕输出可以重定向到一个文件,通过可选的命令
fds5 job_name.fds > job_name.err
3.1.2开始FDS计算(多处理器版)
利用多个处理器和多个内存( ram )跨网络运行FDS,比跑单处理器版本困难。更重要的是需要的用户,使联系机器尽可能地无缝。这涉及到在每台机器上对某一特定用户创建账户,共享目录,提高网络速度,使每部机器知悉之间的细节等,一些由并行处理软件应付,其他的则不是。毫无疑问,在未来几年内这一过程将简化,但就目前而言,并行处理技术是仍相对较新,并需要更多的专业知识,在理解这两个操作系统与给定的电脑的网络连接。
FDS使用MPI(消息传递接口) [ 3 ] ,让多台计算机上运行一个单一的FDS的工作。其实,这项工作,必须划分成多个网格,处理器指定运算各个网格。每个处理器执行一个FDS工作(称为一个线程),MPI负责网格信息的传输。也有不同的方法实现MPI,很像有不同FORTRAN和c编译器。每项执行基本上是一个调用FDS子程序的图书馆,传输数据从一个线程到另一个横跨快速网络。格式的子程序称呼已得到广泛接受,在社会上让不同的厂商和组织自由发展更好的软件,同时工作在一个开放的框架。
FDS执行的方法,取决于它实施的MPI如何安装。在NIST的并行版本的格式,是目前运行于windows电脑连接局域网(局域网, 100 mbps )的,或者对某一集群Linux的个人电脑联系在一起的一个专用,快速( 1000 mbps )的网络。WINDOWS电脑使用mpich2 ,免费实施MPI的,由美国阿贡国家实验室。
3.2监测进展
为某一特定计算的诊断写入文件名为chid.out 。CPU的使用情况和模拟的时候写在这里,所以,你可以看到该计划进行了有多远。在计算的任何时候, Smokeview都可以运行,进展情况可以可视化的查看。预定时间前停止计算,要么关闭进程,或者最好是在同一目录建立一个输出文件名为CHID.stop的文件。程序终止文件的存在,使它的输出最新的流体变量在Smokeview观看 。
由于计算,可持续几小时或几天,FDS有一个重新开始的特点。详情如何使用此功能,是由于在第6.4.1 。简单地说,在最初的计算时,一个"RESTART"文件往往应当保存的。某些事情会扰乱计算,如停电,计算可以在最后保存的文件的时间上重新开始。
它是可能的,控制停止的时间以及利用控制功能开始重启文件,如第11.5 。
第五章
输入文件的基本结构
5.1工作命名
输入文件规定格式与所有必要的信息来描述的情况。输入文件保存名称,例如job_name.fds , job_name是任何字符串,它有助于区分模拟。如果在HEAD的名单组中有相同的字符串在输入文件中,那么所有的输出文件与计算届时将有这个共同的名字。不应该有空白,在工作名称中。使用下划线,以代表一个空格。用下划线字符而不是一个空格,也适用于一般的做法命名目录到你的系统。
FDS会覆盖输出文件,如果分配给它的名称是一样的。这是方便的,当你节省磁盘空间时。只是小心,不要覆盖您希望保留的计算。
5.2名单组格式化
参数在输入文件中指定,通过mamelist格式化的记录。每个namelist用&开始,紧跟名单组的名称,然后一个逗号分隔的名单输入参数,最后是/,例如
&DUMP NFRAMES=1800, DT_HRR=10., DT_DEVC=10., DT_PROF=30. /
在 DUMP名单组中设置各种参数的值,各种参数的含义在后面的章节介绍。名称组的记录可以在输入文件跨多行,而只是一定以" / "结束纪录,否则数据将不会被理解的。不要在名称组行内添加除适合该组的参数和值以外的东西。否则,FDS将立即终止。名单组记录的参数可以由逗号,空格,或行分开。最好用逗号或行。有些机器不识别空格。评论和注释可以写入文件,只要除了空格没有东西在&之前,或没有东西在&和/之间,除了对应与特定名单组的适当参数。
输入文件参数可以是整数( t_end = 5400 ) ,实数( co_yield = 0.008 ) ,实数或整数组(为xyz = 6.04,0.28,3.65 )或( ijk = 90,36,38 )时,字符字符串:CHID=’WTC_05_v5’
特征字符串组:SURF_IDS=’burner’,’INERT’,’INERT’ ,或逻辑参数:POROUS_FLOOR=.FALSE. 逻辑参数是.TRUE. 或.FALSE. -这时是由Fortran公约的。字符串列在这个用户手册必须被准确复制的,代码是区分大小写,并强调这样做。大部分的输入参数简单真实或整数标,如DT= 0.02,但有输入的是数组。举例来说,当形容固体表面,你需要表达多层次中多种材料的质量分数。输入数组MATL_MASS_FRACTION(IL,IC)传递成分IC的IL层的质量分数到FDS。例如,如果第二中物质的第三层质量分数为0.5,就写为MATL_MASS_FRACTION(3,2)=0.5
输入一个以上的质量分数,用这种符号:
MATL_MASS_FRACTION(1,1:3)=0.5,0.4,0.1,这意味着前三个材料的第一层的质量分数为0.5,0.4,0.1。符号1:3表示数组元素1至3。
注意:字符字符串能够被附上由撇号或引号。小心,不要制造输入文件通过从其他一些较简单的文本编辑器粘贴文本,在这种情况下,标点符号可能不能妥善复制到文本文件。
5.3输入文件的结构
一般来说,名单组记录可以在输入文件中任何的命令输入,但最好系统的组织它们。通常,整体的信息是列在输入文件的上面,细节信息如障碍设备等列在下面。FDS扫描整个输入文件,每次运行特定的名单组。一些文本编辑器中,最后一行的文件经常不被读取,因为存在文件末尾的色彩。为保证FDS读取整个输入文件,加入:
&TAIL /
作为输入文件的最末行。这完善了文件,从&HEAD to &TAIL。FDS甚至不找寻这最后一行。另一个经验规则是只在需要改变他们的默认值时才写入输入文件。这样,您就可以更容易区分你的要求FDS的要求。添加评论到文件中,只要这些不属于名单组的记录。
一般输入文件的结构显示如下,原输入文件(WTC_05_v5.fds)的许多行,为了清晰而移走。
&HEAD CHID='WTC_05_v5', TITLE='WTC Phase 1, Test 5, FDS version 5' /
&MESH IJK=90,36,38, XB=-1.0,8.0,-1.8,1.8,0.0,3.82 /
&TIME T\\_END=5400. /
&MISC SURF_DEFAULT='MARINITE BOARD', TMPA=20., POROUS_FLOOR=.FALSE. /
&DUMP NFRAMES=1800, DT_HRR=10., DT_DEVC=10., DT_PROF=30. /
&REAC ID = 'HEPTANE TO CO2'
FYI = 'Heptane, C_7 H_16' C = 7.
H = 16. CO_YIELD = 0.008 / SOOT_YIELD = 0.015 /
&OBST XB= 3.5, 4.5,-1.0, 1.0, 0.0, 0.0, SURF_ID='STEEL FLANGE' / fire Pan
...
&SURF ID = 'STEEL FLANGE' COLOR = 'BLACK'
MATL_ID = 'STEEL' BACKING = 'EXPOSED' THICKNESS = 0.0063 /
...
&VENT MB='XMIN',SURF_ID='OPEN' /
...
&SLCF PBY=0.0, QUANTITY='TEMPERATURE', VECTOR=.TRUE. /
...
&BNDF QUANTITY='GAUGE_HEAT_FLUX' /
...
&DEVC XYZ=6.04,0.28,3.65, QUANTITY='oxygen', ID='EO2_FDS' /
...
&TAIL / End of file.
我们强烈建议时,从一个新的局面,首先选择一个预先撰写输入文件极为相似的情况,作必要的修改,然后运行情况,以相当低的分析,决定几何是否建立正确。最好是在开始前用相关的比较简单的文件来收集其问题的主要特点,而不要尝试太多细节,否则可能掩盖了一个在计算中的基本缺陷。初步计算,应予粗糙网格,使运行时间少于一小时,并改正,可以很容易取得,没有浪费太多时间。正如你学习如何写输入文件,你会不断地运行,并重新运行您的例子当你加入复杂性。表5.1提供了一个快速参考,所以名单组参数在这里您可以找到参考,以及在这份文件哪里找到介绍,表中包含了每个组所有的关键字。
Table 5.1: Namelist Group Reference Table
| 名单组 | 描述 | 参考章节 | 参数表 |
| BNDF | 边界文件输出 | 12.2.6 | 13.1 |
| CTRL | 控制功能参数 | 11.5 | 13.3 |
| DEVC | 设备参数 | 11.1 | 13.4 |
| DUMP | 输出参数 | 12.1 | 13.5 |
| HEAD | 输入文件头 | 6.1 | 13.6 |
| HOLE | 障碍物开口 | 7.2 | 13.7 |
| INIT | 最初状态 | 6.5 | 13.8 |
| ISOF | 等值面文件输出 | 12.2.7 | 13.9 |
| MATL | 材料特性 | 8.4 | 13.10 |
| MESH | 网格参数 | 6.3 | 13.11 |
| MISC | 多种(参数行) | 6.4 | 13.12 |
| OBST | 障碍物 | 7.1 | 13.13 |
| PART | Lagrangian粒子 | 10 | 13.14 |
| PROF | 轮廓剖面输出 | 12.2.4 | 13.15 |
| PROP | 装置特性 | 11.3 | 13.16 |
| RADI | 辐射 | 9.4 | 13.17 |
| RAMP | 斜面曲线、剖面 | 8.5 | 13.18 |
| REAC | 反应 | 9.1 | 13.19 |
| SLCF | 薄片文件输出 | 12.2.5 | 13.20 |
| SPEC | 种类参数 | 9.2 | 13.21 |
| SURF | 表面特性 | 8.2 | 13.22 |
| TIME | 模拟时间 | 6.2 | 13.24 |
| TRNX | 网格延伸 | 6.3.3 | 13.25 |
| VENT | 开口特性 | 7.3 | 13.26 |
| ZONE | 压力区域参数 | 8.3 | 13.27 |
设置时间和空间的边界
6.1命名工作:HEAD名单组(表13.6)
首先给定名称。HEAD名单组包含两个参数,如:
&HEAD CHID='WTC_05_v5', TITLE='WTC Phase 1, Test 5, FDS version 5' /
CHID是30字符以内的字符串,用来标示输出文件。如CHID='WTC_05_v5',很方便的命名输入文件WTC_05_v5.fds,这样输入文件可以与输出文件联系在一起。句号和空格都不允许在CHID里,因为标示输出文件的词尾对某些操作系统是有含义的。
TITLE是60字符以内的字符串,描述模拟。仅仅是传到不同的输出文件的描述性文本。
6.2模拟时间:TIME名单组(表13.24)
通过参数T_END来表示模拟持续时间。默认1s。注意:TWFIN仍然可使用,但并不支持使用。例如:
&TIME T_END=5400. /
设置为0用来快速检查几何体。
如果想让开始的时间线不在0,可以用参数T_BEGIN来指定第一个写入文件的时间步的时间。这将是有益的匹配实验数据的时限或录像。
注意:在T_BEGIN之前不进行任何模拟,只是用来补偿从0开始的时间。
如果RAMP的活动时间与T_BEGIN一样,那么它就是评价的实际时间;否则用RAMP的活动时间。因此,如果你想测试基于CTRL或DEVC的时间且最终联到RAMP,那么你该把T_BEGIN设的稍小于RAMP动作的时间。例如你要测一个10s打开的开口,其SUIF_ID使用RAMP,T_BEGIN要设置的略小于10s。
初始的时间步长大小可以用DT指定。此参数通常是自动设定的,划分网格细胞时。计算时,时间步被调整,这样CFL状态才被满意。
如果在模拟开始时突然发生什么事情,最好设置初始时间步避免数值不稳定造成时间步过大。不同DT值的试验通过监测输出文件的时间步的大小记录。
一个额外的参数在TIME组里,SYNCHRONIZE,是一个逻辑标志(.TRUE. or .FALSE.),表明了在多网格计算中每个网格的时间步必须一样,保证每个网格的进程是相同的。更详细的信息6.3.2.默认值是.TRUE.
6.3计算网格:MESH名单组(表13.11)
所有FDS计算必须在网格构成的区域内进行。每个网格被分为矩形细胞,其数量取决于预期的流体运动的解析。MESH是定义计算域的名单组。网格内在坐标服从右手法则。原点被六个一组的数的第135个来定义,对角被246定义,举例来说:
&MESH IJK=10,20,30, XB=0.0,1.0,0.0,2.0,0.0,3.0 /
定义了一个跨越原点到X=1m,Y=2m,Z=3m的网格。该网格被参数IJK分成均匀细胞。在此例子中,网格为10cm的立方体。如果在某方向上不想均分网格的大小,则会用到TRNX,TRNY,TRNZ名单组来改变均匀的网格(6.3.3)。超过边界的障碍和开口截断在边界处。定义网格之外的物体没有影响,将不会在Smokeview中看到。
注意:保证网格接近立方体。
因为在Y和Z方向上,计算的一个重要部分用到了基于快速傅立叶变换(ffts )的泊松求解,第2和第3方向格式应为2l 3m 5n,其中lmn是整数。例如 = 26, 72 = 2332 和 108 = 2233 是很好的网格,但37,99和109就不是。网格的第一个数I不用FFTs,不用按照小数字的结合给出。不过你该测试不同的划分值来确保它们最终不会过度减慢运算。1-1024可用的数字:
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | 10 | 12 | 15 | 16 | 18 | 20 | 24 | 25 |
| 27 | 30 | 32 | 36 | 40 | 45 | 48 | 50 | 54 | 60 | 72 | 75 | 80 | 81 | |
| 90 | 96 | 100 | 108 | 120 | 125 | 128 | 135 | 144 | 150 | 160 | 162 | 180 | 192 | 200 |
| 216 | 225 | 240 | 243 | 250 | 256 | 270 | 288 | 300 | 320 | 324 | 360 | 375 | 384 | 400 |
| 405 | 432 | 450 | 480 | 486 | 500 | 512 | 540 | 576 | 600 | 625 | 0 | 8 | 675 | 720 |
| 729 | 750 | 768 | 800 | 810 | 8 | 900 | 960 | 972 | 1000 | 1024 |
在FDS解决的方程以三维直角坐标系的形式书写。但是一个二维笛卡尔或二维圆柱(轴对称)的计算可能在MESH行里通过将J设置成1来进行。对轴对称,添加CYLINDRICAL=.TRUE.到MESH行中,坐标X被处理为径向的r坐标。任何边界状态不该被设置在平面y = YMIN=XB(3)或 y = YMAX=XB(4), 或r = XMIN=XB(1),在一个r = XB(1)=0的轴对称的计算中,为了更好的视觉效果, XB(4) 和 XB(3)的区别要小,这样Smokeview的描绘看起来像是2-D的。
图6.1多个网格的几何体
6.3.2多个网格和并行进程
多个网格意思是计算域包括多于一个的计算网格,经常是联着的。在各网格中,在特定网格内的流速基础上的时间步可以解主要的方程。因每一个网格可以有不同的时间步,这一技术可节省CPU的时间,只在必要时要求相对粗的网格进行升级。粗网格最好用在关键值小或不重要的时间和空间梯度上。并行FDS需要分割计算区域为多各网格,每个处理器运行一个,或者在多处理器上,描述多个网格的规则是相似的,有些问题需要记住。这里是一个名单,指导方针和警告,对使用多重网格。
1.如果有一个以上的网格,每个都要有MESH行。这些行的输入命令在输入文件中一影响。一般,网格应从优到粗的输入。FDS假定一个列在先的网格输入文件凌驾于第二个网格,如果两网格重叠。网格可以重叠,邻接,或一点没有触及。最后的情况基本是单独的计算。障碍及开口是进入了整格坐标系统,无须适用于任何一个特定的网格。每个网格检查所有几何实体的坐标,并决定他们是否应包括在内。
2.避免把网格边界放到关键点,尤其是火点。有些时候,火在网格间蔓延无法避免,但尽可能尝试保持网格结合部相对远离复杂现象,因为跨越网格边界的信息交换相对于网格内的细胞与细胞间的交换还不准确。
3.其他网格的信息被接收,只在一个给定的网格的外部边界。一个完全嵌入大网格的小网格接收外部边界的信息,但大网格不接收内部小网格的信息。基本上,通常较粗的大网格做自己的模拟而不被通常更好并包含在其内部的小网格所影响。好网格的细节,特别是关系到火的增长和蔓延,可能不被粗网格接收。这样,最好孤立火的行为在一个网格内,把粗的网格放在好网格的外部边界。这样好网格和粗网格互相交换信息。
4.使用相对粗的网格细胞实验不同的网格配置,以确保信息从网格到网格正在妥善转移。首先,流体是否受到该网格边界严重的影响?如果是,尽量移动网格远离活动的地点。第二,是否在网格间细胞单元的大小有太大的跳跃,如果是,考虑从好网格到粗网格的信息传递损失是否是可以容忍的。
5.当用简便公约来声明一个域的整个面是OPEN开口时要小心。每个网格都有此属性,见7.3
6.用FDS5来获得在多重压力区产生的背景压力是可能的,甚至当压力区穿越网格边界时。8.3
7.并行计算时,迫使所有网格的时间步相同,设置SYNCHRONIZE=.TRUE.在TIME行里。注意这是在FDS5中各种操作默认的。用此设置,所有网格活跃在每次循环。对于单处理器,多重网格的计算,这种策略可以减少甚至消除任何被多重网格使用的利益。但是,在并行运算中,如果一个特定网格在循环中不活动,因为它不准备更新,那么处理器指定那个网格不活动。迫使网格更新用比理想的时间步更短的时间不花费任何,因为处理器本来会闲置下来,其好处是有严密的关系在网格间。同步时间步是可能的,在网格中特别选择的一套网格。SYNCHRONIZE=.TRUE.加入到MESH行并把SYNCHRONIZE=.FALSE.加到TIME行。
8.当一个平面障碍接近两网格的临界时,确保每个网格都能看到它。如果障碍物甚至在其中一个网格1毫米之外,那这个网格不计它,那样信息并不能在网格间正确交换。
9.当并行的用多重网格运行时,计算效率如下检查:SYNCHRONIZE=.TRUE.加到TIME行;程序运行几百个时间步;计算在CHID.OUT文件里两个100重复点间的不同以墙上的时钟,22.1;时间差别除以100。这是平均过去了,墙上时钟时间的每个时间步长;看每个网格的CPU/步。最大值该略小于平均墙上的时间。并行计算的效率是最大CPU/步除以平均每步的墙钟时间。如果此数在90%到100%之间,则并行运行良好。
6.3.3网格扩展:TRNX,TRNY,TRNZ名单组 表13.25
计算域的网状细胞默认有统一尺寸。但是,在一或两个坐标方向上不均匀是可以的。在X,Y,Z方向上,具有改变均匀的网格到非均匀的网格的功能。小心网格变换!如果你缩小某处细胞,那么必须扩大其他的细胞。当一或二个方向的网格改变之后,3D网格中网格细胞的长宽比将不同。为保险,应避免改变细胞的长宽比超过2或3. 记住,大涡模拟技术是基于假定这个数值网格要好,以使漩涡的形态是与混合相关的。总的来说,漩涡的形成是由网格细胞的最大尺寸的。这样,在一个或两个方向缩小网格可能吧会带来更好的模拟,如果第三个方向很大。变形降低计算效率,两个方向的改变影响大于一个方向的影响。
如果变形网格:
&MESH IJK=15,10,20, XB=0.0,1.5,1.2,2.2,3.2,5.2 /
你相改变X方向的空间。首先参考上面的数字。
&TRNX CC=0.30, PC=0.50, MESH_NUMBER=2 /
&TRNX CC=1.20, PC=1.00, MESH_NUMBER=2 /
6.3.4选择合适的网格尺寸
特殊的模型选择合适的网格
6.4各种参数:MISC名单组
只能有一个MISC名单组在输入文件中。
DNS 逻辑参数,如果是.TRUE.,则进行直接数字模拟,而非默认的LES大涡模拟
GVEC 重力加速度的三个组成,默认GVEC=0,0,-9.81
HUMIDITY 单位%,有水源时指定,默认40%
ISOTHERMAL(等温的) 表明计算不包括任何温度和辐射热的交换,这样方程数量的减少必须解决,并简化。自动的RADIATION 为 .FALSE.
NOISE FDS把流动区域设置的有小“噪音”来避免当边界和初始状态非常对称时非常对称的流体。去掉它用NOISE=.FALSE.
P_INF 背景压力(地面) 默认101325Pa
SUPPRESSION 表明是否包括气相火焰灭绝的逻辑参数。默认.TRUE.。
SURF_DEFAULT SURF行会应用到所有边界。除非特别指定。 默认‘INERT’
TMPA 环境温度,默认20
UO,VO,WO 各坐标的气流速度的初值。一般都为0,但当模拟流体立即流动的情况很方便,比如有风时的室外模拟。
6.4.1停止和再启动
一个重要的MISC参数叫RESTART。建立一个CHID.STOP的文件在目录下。重新开始,RESTART=.TRUE.需要添加到MISC行中。
6.4.2改变重力加速度
可以改变,情况很少,有水喷淋时不得改变
6.4.3
6.4.4烟囱效应
LAPSE_RATE(◦C/m)添加到MISC行。
6.4.5大涡模拟参数
6.4.6数值稳定性参数
6.5非常的初始状态:INIT名单组13.8表
通常FDS模拟开始在time=0。空气温度固定,密度和压力随高度Z方向增长。这在室外的大模拟中是很重要的。有一些方便的方案来改变一些矩形区域的状态。添加格式:
&INIT XB=0.5,0.8,2.1,3.4,2.5,3.6, TEMPERATURE=30. /
同样可以用于DENSITY或MASS FRACTION(N),N代表输入文件中的N物质。
固体障碍物可以给定初始温度,通过SURF行中TMP_INNER参数。初始速度可以通过MISC行中的UO,VO,WO给定。
6.6 设置:CLIP名单组
很少情况下可能设高或低的边界,在密度,温度或物质质量分数上。表13.2在参数用于诊断结论的目的。
第七章 建立模型
7.1建立障碍物:OBST名单组
&SURF ID='FIRE',HRRPUA=1000.0 /
&OBST XB=2.3,4.5,1.3,4.8,0.0,9.2,SURF_IDS='FIRE','INERT','INERT' /
在物体表明加了火源。这是简单描述燃烧体的方法。附加属性:
在SURF_ID和SURF_IDS之外还可以用SURF_ID6:
1.&OBST XB=2.3,4.5,1.3,4.8,0.0,9.2,SURF_ID6='FIRE','INERT','HOT','COLD','BLOW','INERT' /
SURF_ID6不能与SURF_ID和SURF_IDS用于相同的OBST行。
2.避免FDS允许建立薄片障碍,在MISC设置THICKEN_OBSTRUCTIONS=.TRUE. 或者在每个OBST行设置THICKEN=.TRUE.
3.障碍可以在模拟过程中建立或移除。见11.4.1
4.两个障碍可以重合,后来设置的覆盖先设置的。新的面的属性被应用于重合面。Smokeview区别两个的网格,经常导致难看的两面颜色的重合。简单纠正法是轻微缩小第一个障碍的坐标。Q键显示指定的障碍,而不是FDS实施它们。
5.用HOLE如门或窗很方便。障碍可以填充到HOLE中,当PERMIT_HOLE=.FALSE.加入OBST行时。总的说默认PERMIT_HOLE=.TRUE.所以任何障碍都可以被穿孔,除非指定。
6.如果障碍不能移动或排出,设置REMOVABLE=.FALSE.有时需要防止FDS移走嵌在另外障碍的障碍,就像门在墙里。
7.很少时,你可能不允许VENT贴到特定障碍上,那样设置ALLOW_VENT=.FALSE.
8.障碍可以弄成半透明的,TRANSPARENCY指定在OBST行。参数从0到1变换,0全透明。该参数可以和COLOR和RGB一样设置。也可以在SURF行指定,与颜色指示器一起。
9.障碍被Smokeview画成实体。画一个外轮廓来表示可以设置OUTLINE=.TRUE.
7.1.1非矩形几何体和溢出的顶棚
