FDS入门教程

FDS入门教程

1． 运行FDS
在dos下，进入输入文件job_name所在的目录，然后键入以下命令即可：
fds4 < job_name.data
2. FDS命令行格式
1．以“&”开头，以“/ ”结尾。
2．每一行都由一个命令标识字符串后跟一些参数构成
如：
&PDIM XBAR0=－.30, XBAR=0.30, YBAR0=-.30, YBAR=0.30 , ZBAR=1.2 /
一：描述初始条件
1．HEAD  定义输入输出文件名
格式：&HEAD CHID=’sample’, TITLE=’A Sample Input File’ /
1）           CHID  定义了所有和输入文件相关的输出文件的名字，其值不多于30个字符
2）           TITLE  对输入文件的进一步描述，其值不多于60个字符
2． TIME 设定模拟时间
格式：&TIME TWFIN=10，DT＝0.1 /
1）TWFIN （Time When FINished） ：设置模拟结束的时间，在建模过程中将其设为0，可以快速检验模型的正确性。
2）DT 设置迭代的时间步长,若迭代不收敛可以将其调小。
3． PDIM 设定计算域
格式：&PDIM XBAR0=-.30,XBAR=0.30,YBAR0=-.30,YBAR=0.30,ZBAR=1.2 /
1）定义了点（XBAR0,YBAR0,ZBAR0）和(XBAR,YBAR,ZBAR)所确定的一个矩形计算域，即通过矩形域的两个相应的对角点来定义计算域。单位为米。
2）XBAR0,YBAR0,ZBAR0 的默认值为0。
3． MISC 定义全局变量
格式：&MISC SURF_DEFAULT=’CONCRETE’,REACTION=’METHANE’, TMPA＝20，
DATABASE=’c:\nist\fds\database4\database4.data’ /
1)      定义一些全局参数
2)      是fds唯一的可调用数据库文件的命令
3)      决定程序执行LES还是DNS，默认为LES，若执行DNS应加入参数DNS=.TRUE
4)      SURF_DEFAULT：指定表面默认材质，默认为’INERT’（惰性表面）
5)      REACTION：指定燃烧的化学计量模式，默认为’PROPANE’（丙烷）
6)      TMPA：指定环境温度，默认为20
7)      TMPO：指定计算区域外部的温度，默认为20
8)      NFRAMES：指定Thermocouple 数据, slice 数据, particle 数据,和boundary 数据的输出频率。这些数据每隔TWFIN/NFRAMES秒输出一次，默认为1000
9)      U0, V0，W0：指定进入计算区域的初始风速，默认为0
二．描述实体和火灾
6． SURF 定义边界条件
1)      定义流场内所有固体表面及开口之边界条件
2)      默认的边界条件是’INERT’（惰性表面），在MISC行用SURF_DEFAULT参数设置。
3)      每个SURF行均有一个边界条件标示ID，主要对边界条件进行标识。
4)      SURF只对边界条件进行定义，具体应用到那一个固体表面或开口由OBST或VENT命令通过边界条件标识ID来定义。在OBST或VENT命令行引用边界条件时用参数SURF_ID。
7．  REAC 定义燃烧反应
1）  定义具体的燃烧过程的化学计量参数
2）  ID:字符串，标识燃烧反应
3）  NU_O2, NU_H2O, NU_FUEL, NU_CO2:碳氢化合物燃料理想的化学计量系数，默认为丙烷的化学计量系数。
4）  MW_FUEL:燃料的分子量(g/mol)
5）  SOOT_YIELD:烟产量占总燃料的质量比率
6）  CO_YIELD: co产量占总燃料的质量比率
7）  EPUMO2：消耗单位质量的氧所释放的能量
8）  RADIATIVE_FRACTION:辐射能占总能的比率
例：
&REAC ID=’WOOD’
SOOT_YIELD = 0.01
NU_O2 = 3.7
NU_CO2 = 3.4
NU_H2O = 3.1
MW_FUEL = 87.
EPUMO2 = 8850. /
8．OBST 创建实体
&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’ /
1)      XB:描述实体。实体由长方体的两个对角点（X1,Y1,Z1）(X2,Y2,Z2)描述,XB=X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2;
2)      SURF_ID:描述边界条件，其值为某边界条件的ID（在SURF行描述），意即引用边界条件ID来确定所建实体表面的边界条件。
3)      SURF_IDS：由三个边界条件ID组成，分别表示所建实体的上表面、周边表面、下表面（top,sides,bottom）的边界条件。
4)      SURF_ID6：由六个边界条件ID组成，分别表示所建实体的X1表面,X2表面,Y1表面,Y2表面,Z1表面,Z2表面上的边界条件。
5)      在此行加上：PERMIT HOLE=.FALSE.，可以禁止在OBST创建的实体上开孔
9．HOLE：在实体上创建开孔
&HOLE XB=2.0,4.5,1.9,4.8,0.0,9.2 /
1）XB：XB=X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2，所创建开孔的大小，创建的开孔可以作为门或窗等。
2）所创建的开孔厚度可以大于实体厚度.
例：&OBST XB=1.0,1.1,0.0,5.0,0.0,3.0 /
&HOLE XB=0.99,1.11,2.0,3.0,0.0,2.0 /
3）T_CREATE， T_ REMOVE.在此行可以加上这两个参数，表示在程序运行过程中开孔的创建时间和消失时间。两个参数的值均为时间。
4）HEAT_CREATE：为一字符串量，表示在此字符串所标识的热探头动作时创建开孔。
例：&HOLE XB=2.0,4.5,1.9,4.8,0.0,9.2,HEAT_CREATE=’heat2’ /
&HEAT  XYZ=3.2,4.4,6.8,ACTIVATION_TEMPERATURE=74.,
RTI=100.,LABEL=’heat2’ /
在热探头’heat2’动作时创建开孔。
10．VENT：创建表面或在表面上创建开孔
a)        主要用来描述依附于实体上的表面（没有厚度，只是一个平面）和计算区域的外部墙体（没有厚度）
b)        XB：XB=X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2，其中必须有某一坐标方向的两个坐标值相同，因为VENT所描述的是平面。
c)        CB：在描述计算区域的外部墙体时，可用CB代替XB，CB的值为一字符串，须从以下字符串选取：XBAR0,YBAR0,ZBAR0，XBAR,YBAR,ZBAR。
d)        VENT的一个特例就是可以用来设置风扇。
10．设定火源
火源一般由SURF语句和OBST和VENT语句描述，SURF语句描述火源的性质，如热释放速率等特性，OBST或VENT语句描述火源的位置及面积。
a)        用OBST描述火源：在用OBST所创建的实体表面设定火源
例（1）&SURF ID=‘FIRE’,HRRPUA=600,PARTICLES=TRUE/
OBST XB=1.0,1.2,2.0,2.2,8,5,6.0,SURF_IDS=‘FIRE’,‘INERT’,‘INERT‘/
(TOP,SIDES,BOTTOM)
例（2）&SURF ID=‘FIRE’,HRRPUA=600,PARTICLES=TRUE/
&OBST XB=1.0,1.2,2.0,2.2,8,5,6.0,SURF_ID6=‘FIRE’,‘HOT’,‘COLD’,
‘INERT’, ‘INERT’,‘INERT’/(X-,X+,Y-,Y+,Z-,Z+)
2）用VENT描述火源
例：&SURF ID=‘FIRE’,HRRPUA=600,PARTICLES=TRUE/
&VENT XB=1.0,1.2,2.0,2.2,8,5,5,SURF_ID=‘FIRE’/
3）设定随时间变化的火源
&SURF ID=‘FIRE’,HRRPUA=500,RAMP_ID=‘TEST’/
&VENT XB=1.0,1.2,2.0,2.2,8,5,5,SURF_ID=‘FIRE’/
&RAMP ID=‘TEST’,T=0.0,F=0.0/
&RAMP ID=‘TEST’,T=10.0,F=0.2/
&RAMP ID=‘TEST’,T=30.0,F=0.6/
&RAMP ID=‘TEST’,T=50.0,F=0.8/
&RAMP ID=‘TEST’,T=90.0,F=0.9/
&RAMP ID=‘TEST’,T=100.0,F=1.0/
&RAMP ID=‘TEST’,T=110.0,F=0.8/
&RAMP ID=‘TEST’,T=140.0,F=0.5/
&RAMP ID=‘TEST’,T=160.0,F=0.2/
&RAMP ID=‘TEST’,T=180.0,F=0.0/
此火源在100秒时达到最大值500，随后开始减弱直至熄灭。
11．实体或表面的着色
a)        着色和SURF相关联（通过SURF_ID）的表面
在SURF行加上RGB参数即可：
例：&SURF ID=’UPHOLSTERY’,...,RGB=0.0,1.0,0.0 /
b)        为所确定的实体和表面单独着色
在OBST和VENT行加上参数COLOR或RGB，COLOR为一字符串，可选值为’RED’, ’BLUE’, ’BLACK’, ’YELLOW’, ’GREEN’, ’MAGENTA’,
’WHITE’,’CYAN’ 或 ’INVISIBLE’
三：喷淋装置和火灾探测器
10．SPRK：设置洒水喷头
&SPRK XYZ=3.0,5.6,2.3, MAKE =’sprinkler_make’,ORIENTATION=1,0,0 /
1）XYZ:设置喷头的具体位置
2）MAKE:字符串量，指定喷头的各个参数所在的文件，其值即为文件名。
3）ORIENTATION：指定喷头的喷淋方向，默认值为（0，0，－1），即－Z方向
4）T_ ACTIVATE：设定喷头的动作时间（s）
5）T_ DEACTIVATE.：设定喷头的关闭时间（s）
6）ROTATION：若喷头喷出的水滴是非轴对称的，可用此参数设置旋转喷洒的方向，其值为一度数，默认值为0。
7）可以在PART行设置喷头的喷洒频率
8）如果喷淋系统是干式系统，可在PIPE命令行用参数DELY描述延迟时间，在一FDS的输入文档中只允许有一个PIPE命令行。
11．HEAT：设置感温火灾探测器
&HEAT XYZ=3.0,5.6,2.3,RTI=132.,ACTIVATION_TEMPERATURE=74.,
LABEL=’door’ /
1）XYZ：设置感温探测器的具体位置
2）RTI：设置响应时间指数，单位： 
3）ACTIVATION_TEMPERATURE：探测器的响应温度（摄氏度），默认74度
4）LABEL：起标识作用
5）感温探测器可以用来触发一系列事件，和其它设备实现联动。