《地铁火灾数值模拟技术》:
火灾过程模拟研究的科学依据是承认火灾过程遵循一定的规律,这个规律既可以在模拟实验中再现,也可以抽象成控制火灾过程的数学表达式(微分方程或代数方程)。通过简化和近似,逐个研究影响火灾的各个分过程和各主要因素的作用,逐步揭示火灾的机理和规律。计算机模拟是指利用计算机的计算、数据库、图形和图像等功能所进行的研究。火灾过程的计算机模拟是多层次和多种类的,归纳起来可分为三个层次:第一,专家系统,又称经验模拟;第二,半经验半理论的模拟,又称半物理模拟;第三,场模拟,又称物理模拟。
场模拟是计算机模拟的第三个层次。场是指状态参数,如速度、温度、各组分的浓度等的空间分布。由于在实际火灾中参数(如流速、温度、烟气浓度、热流强度等)随空间位置和时间而变化,因此,为正确描述火灾过程,需要了解参数的空间分布(速度场、温度场和浓度场等)及其随时问的变化。如图3—1所示,为进行场模拟,必须建立和求解体现质量、动量和化学组分变化规律的,由连续方程、动量方程、能量方程、组分方程和辅助方程构成的封闭的数学问题,这个数学问题通常由偏微分方程组和定解条件(边界和初始条件)组成。场模拟中的数学问题在一般情况下很难求出解析解,需要借助计算机进行数值求解。
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