本文關(guān)鍵詞：建筑火災(zāi)數(shù)值模擬中計(jì)算區(qū)域的定量選取及依據(jù)

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【摘要】：隨著現(xiàn)代新型建筑的結(jié)構(gòu)形態(tài)日新月異,火災(zāi)防控與撲救難度也日益增加。因此,對(duì)火災(zāi)科學(xué)的研究越來越受到人們的重視。為了彌補(bǔ)實(shí)體實(shí)驗(yàn)重復(fù)性差、成本高等不足,計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展與優(yōu)化后,現(xiàn)已成為最為主流的火災(zāi)研究與應(yīng)用工具之一。在數(shù)值模擬過程中,計(jì)算區(qū)域(模擬邊界)的合理設(shè)置將直接影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。因此,計(jì)算區(qū)域的選取問題也越來越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。然而,由于受到定量分析難度大、缺少定量分析方法、影響計(jì)算區(qū)域選取的火災(zāi)因素多等難題的限制,現(xiàn)已開展的相關(guān)研究仍為之甚少或大多局限于定性分析層面。本文以火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件FDS為研究工具,基于前人研究工作,針對(duì)火災(zāi)由燃料控制向通風(fēng)控制轉(zhuǎn)變的過渡區(qū)域內(nèi)的計(jì)算區(qū)域選取問題開展研究工作。為解決上述研究難題,本文嘗試引入了新的相關(guān)性分析方法,依此總結(jié)得出計(jì)算區(qū)域定量選取依據(jù),并進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。進(jìn)而運(yùn)用該選取依據(jù)探討了房間長(zhǎng)寬比與計(jì)算區(qū)域間的定量選取關(guān)系。致力于為過渡區(qū)域火災(zāi)特性的模擬研究提供數(shù)據(jù)參考與理論支持。本文主要研究?jī)?nèi)容包括：1.設(shè)置模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)比建筑火災(zāi)過渡階段內(nèi)各火源功率條件下,計(jì)算區(qū)域擴(kuò)展對(duì)模擬結(jié)果的影響。通過相關(guān)性分析方法計(jì)算得出相鄰擴(kuò)展量工況的相對(duì)誤差值及其導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值,并繪制折線圖,以此作為計(jì)算區(qū)域選取的基礎(chǔ)。結(jié)論顯示,上述數(shù)值均隨著計(jì)算區(qū)域的擴(kuò)大而產(chǎn)生明顯波動(dòng)且趨于收斂,進(jìn)而設(shè)定收斂判據(jù),并將該判據(jù)作為計(jì)算區(qū)域的選取依據(jù)。進(jìn)而初步驗(yàn)證了該選取依據(jù)的可靠性。2.設(shè)置模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)比建筑火災(zāi)過渡區(qū)域內(nèi),房間尺寸(房間長(zhǎng)寬比)變化對(duì)計(jì)算區(qū)域選取的影響。運(yùn)用上述相關(guān)性分析方法與計(jì)算區(qū)域選取依據(jù),并結(jié)合房間特定平面內(nèi)速度(矢量)分布圖分別進(jìn)行選取。再就選取結(jié)果進(jìn)行無量綱分析對(duì)比。匯總分析相關(guān)結(jié)論建立過度區(qū)域范圍內(nèi)、不同房間尺寸(房間長(zhǎng)寬比)條件下,計(jì)算區(qū)域擴(kuò)展量的選取依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：建筑火災(zāi) 數(shù)值模擬 FDS 計(jì)算區(qū)域 定量分析 相關(guān)性分析 無量綱分析
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU998.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)說明11-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 建筑火災(zāi)數(shù)值模擬簡(jiǎn)介13-15
• 1.2.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>14
• 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)模型14
• 1.2.3 區(qū)域模型14-15
• 1.2.4 場(chǎng)模型15
• 1.2.5 場(chǎng)區(qū)網(wǎng)復(fù)合模型15
• 1.3 建筑火災(zāi)場(chǎng)模擬軟件FDS(Fire Dynamics Simulator)簡(jiǎn)介15-18
• 1.3.1 FDS軟件簡(jiǎn)介15-16
• 1.3.2 基本控制方程16-18
• 1.4 研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4.1 現(xiàn)狀簡(jiǎn)介18
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展18-20
• 1.5 本文的研究工作20-22
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容20
• 1.5.2 研究思路20
• 1.5.3 研究目標(biāo)20-21
• 1.5.4 章節(jié)安排21-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)介22-25
• 2.1 幾何模型設(shè)計(jì)22
• 2.2 網(wǎng)格劃分依據(jù)22-23
• 2.3 模擬結(jié)果與數(shù)據(jù)處理23-25
• 2.3.1 相關(guān)性分析23
• 2.3.2 無量綱分析23-25
• 第3章 數(shù)值模擬計(jì)算區(qū)域選取判據(jù)研究25-33
• 3.1 過渡區(qū)域簡(jiǎn)介25-26
• 3.2 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)分組26
• 3.3 數(shù)據(jù)處理與判據(jù)設(shè)定26-30
• 3.4 判據(jù)驗(yàn)證30-31
• 3.5 本章小結(jié)31-33
• 第4章 不同房間尺寸對(duì)計(jì)算區(qū)域選取的影響33-96
• 4.1 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)33-35
• 4.1.1 幾何模型33-34
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)分組34-35
• 4.1.3 結(jié)果處理35
• 4.2 房間尺寸沿x軸方向擴(kuò)大35-61
• 4.2.1 Scene 1:3.5m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)35-38
• 4.2.2 Scene 2:4.0m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)38-41
• 4.2.3 Scene 3:4.5m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)41-44
• 4.2.4 Scene 4:5.0m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)44-46
• 4.2.5 Scene 5:5.5m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)46-49
• 4.2.6 Scene 6:6.0m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)49-52
• 4.2.7 Scene 7:6.5m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)52-54
• 4.2.8 Scene 8:7.0m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)54-57
• 4.2.9 Scene 9:7.5m(L)×3.0m(W)×2.28m(H)57-59
• 4.2.10 小結(jié)59-61
• 4.3 房間尺寸沿y軸方向擴(kuò)大61-86
• 4.3.1 Scene 10:3.0m(L)×3.5m(W)×2.28m(H)61-63
• 4.3.2 Scene 11:3.0m(L)×4.0m(W)×2.28m(H)63-66
• 4.3.3 Scene 12:3.0m(L)×4.5m(W)×2.28m(H)66-69
• 4.3.4 Scene 13:3.0m(L)×5.0m(W)×2.28m(H)69-71
• 4.3.5 Scene 14:3.0m(L)×5.5m(W)×2.28m(H)71-74
• 4.3.6 Scene 15:3.0m(L)×6.0m(W)×2.28m(H)74-77
• 4.3.7 Scene 16:3.0m(L)×6.5m(W)×2.28m(H)77-79
• 4.3.8 Scene 17:3.0m(L)×7.0m(W)×2.28m(H)79-82
• 4.3.9 Scene 18:3.0m(L)×7.5m(W)×2.28m(H)82-85
• 4.3.10 小結(jié)85-86
• 4.4 無量綱分析86-88
• 4.5 無量綱模型的驗(yàn)證88-94
• 4.5.1 Scene 19:3300kW:5.0m(L)×3.0m(W)×2.28m(H):α=1.6667>0.588-91
• 4.5.2 Scene 20:3200kW:3.0m(L)×7.5m(W)×2.28m(H):α=0.4000<0.591-94
• 4.6 本章小結(jié)94-96
• 第5章 結(jié)論與展望96-98
• 5.1 主要結(jié)論96-97
• 5.2 文章主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)97
• 5.3 下一步工作展望97-98
• 參考文獻(xiàn)98-100
• 附錄100-103
• 致謝103-104
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果104

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本文編號(hào)：682773