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进阶教程 - 木垛

在本教程中,我们将演示如何向火灾模型添加基本数据输出,并解释 FDS 基本概念的基础知识。

木垛由交替排列的木条组成,手工逐根绘制十分繁琐。新版祝融提供参数化 木垛 工具,可根据木条截面、长度、间距和层数直接生成模型。本教程将搭建一个简化木垛堆场,并设置燃烧模拟。

1. 创建计算网格

  1. 在导航树中选择 网格,单击 新建网格。
  2. 设置 X 范围为 [0, 9] m、Y 范围为 [0, 4] m、Z 范围为 [0, 3.6] m。
  3. 将单元格数量设置为 45 × 20 × 18,对应 0.2 m 的均匀单元尺寸。
图片 1:创建木垛场景网格
图片 1:创建木垛场景网格

图 1 创建覆盖木垛堆场的计算网格

2. 创建木垛

  1. 打开顶部 模型 选项卡,在“不规则模型”组中选择 木垛。
图片 2:选择木垛模型
图片 2:选择木垛模型

图 2 选择参数化木垛

  1. 将 截面边长 设置为 0.1 m、长度 设置为 1 m、间距 设置为 0.05 m、层数 设置为 10、第一层数量 设置为 7。
  2. 根据场景设置 第一层沿 X 方向,并把原点设为 (0, 0, 0)。
图片 3:创建第一个木垛
图片 3:创建第一个木垛

图 3 完成第一个参数化木垛

  1. 再次选择 木垛,保持相同结构参数。
图片 4:继续创建木垛
图片 4:继续创建木垛

图 4 使用相同参数批量创建木垛

  1. 按以下原点坐标继续放置木垛:

    (0, 3, 0)、(0, 2, 0)、(0, 1, 1)、(0, 1, 0)、(1, 1, 0)、(2, 0, 0)、(1, 0, 1)、(1, 0, 0)、(0, 0, 2)、(0, 0, 1)、(3, 3, 1)、(4, 3, 1)、(5, 3, 1)、(6, 3, 1)、(7, 3, 0)、(3, 2, 0)、(4, 2, 0)、(5, 2, 0)、(6, 2, 0)、(7, 2, 0)、(8, 0, 0)、(7, 0, 0)、(8, 1, 0)。

图片 5:完成全部木垛
图片 5:完成全部木垛

图 5 按坐标完成木垛堆场布局

3. 创建围护结构

  1. 选择墙壁障碍物工具。
图片 6:墙壁障碍物工具
图片 6:墙壁障碍物工具

图 6 选择墙壁障碍物工具

  1. 将墙壁高度设置为 3.6 m、厚度设置为 0.2 m,从原点开始沿木垛外围绘制闭合墙体。
图片 7:创建围墙
图片 7:创建围墙

图 7 完成木垛区域外围墙体

  1. 选择地板障碍物工具。
图片 8:地板障碍物工具
图片 8:地板障碍物工具

图 8 选择地板障碍物工具

  1. 将地板厚度设置为 0.1 m,在二维视图中沿墙体四角绘制地板。
图片 9:创建地板
图片 9:创建地板

图 9 完成木垛区域地板

4. 创建墙体开口

  1. 选择方块孔洞工具,在墙体上放置第一个孔洞。
图片 10:方块孔洞工具
图片 10:方块孔洞工具

图 10 选择方块孔洞工具

  1. 在右侧属性面板中调整第一个孔洞的包围箱,使它贯穿目标墙面。
图片 11:第一个孔洞几何属性
图片 11:第一个孔洞几何属性

图 11 设置第一个方块孔洞的几何范围

  1. 再次选择方块孔洞工具创建第二个孔洞,将 X 范围设置为 [6.7, 8] m,其余坐标与第一个孔洞保持一致。
图片 12:第二个孔洞几何属性
图片 12:第二个孔洞几何属性

图 12 设置 X 范围为 6.7–8 m 的第二个孔洞属性

  1. 再次选择方块孔洞工具创建第三个孔洞,在右侧属性面板中调整其几何范围。
图片 13:第三个孔洞几何属性
图片 13:第三个孔洞几何属性

图 13 设置第三个方块孔洞的几何属性

  1. 在三维视图中检查全部孔洞是否贯穿墙体且没有误删木垛。
图片 14:木垛场景完成
图片 14:木垛场景完成

图 14 完成墙体、地板、孔洞和木垛布局

5. 创建燃烧反应

  1. 新建 ID 为 burn 的表面,并将表面类型设置为 燃烧器。
  2. 选择一个木垛,在右侧属性面板中将其表面指定为 burn。
图片 15:为木垛设置燃烧表面
图片 15:为木垛设置燃烧表面

图 15 将 burn 表面应用到目标木垛

  1. 在 反应 分类中使用 数据库导入 添加 甲烷。
图片 16:创建甲烷反应
图片 16:创建甲烷反应

图 16 从数据库导入甲烷反应

  1. 将甲烷设置为激活反应,并把烟炱产率设置为 0.1。

直接把甲烷反应和燃烧器表面应用于木垛,只是原教程中的简化演示。真实木材燃烧通常需要材料热解、表面反应和可靠试验参数。  

6. 运行并查看结果

  1. 保存项目,在 开始 选项卡中单击 运行仿真。
图片 17:运行木垛模拟
图片 17:运行木垛模拟

图 17 启动木垛火灾模拟

  1. 模拟完成后打开 Viewer,启用三维烟气和火焰结果。
  2. 切换到线框渲染,观察木垛内部和围护结构中的烟气传播。
图片 18:木垛模拟结果
图片 18:木垛模拟结果

图 18 在线框模式下查看木垛火灾结果

7. 完成检查

  • 网格范围和分辨率为教程指定值;
  • 所有木垛使用相同的结构参数,原点坐标与布局一致;
  • 墙体高度 3.6 m、厚度 0.2 m,地板厚度 0.1 m;
  • 三个孔洞贯穿目标墙体且没有影响木垛;
  • 目标木垛使用 burn 表面;
  • 甲烷反应已激活,烟炱产率为 0.1;
  • Viewer 能够播放并以线框方式显示结果。

8. 小结

本教程使用参数化木垛快速建立了重复堆场几何,并补充围墙、地板、开口和简化燃烧设置。对于真实木材火灾,应进一步建立材料层、热解反应、点火条件和网格敏感性分析。