软件教程

基础教程 - 运行模拟

我们将首先为模拟设置一些简单的参数,然后运行它并查看结果。

完成几何、火源、计算网格和边界条件设置后,就可以运行第一个 FDS 模拟。本教程将设置基础模拟参数、启动求解、查看运行状态,并在 Viewer 中播放三维烟气结果。

完成本教程后,你将掌握以下操作:

  • 设置模拟结束时间和环境温度;
  • 检查运行设置并启动 FDS;
  • 通过运行监视器查看进度和日志;
  • 在 Viewer 中加载并播放 3D 烟气 结果。

1. 开始前的准备

请先完成基础教程:创建网格与边界条件,并确认项目满足以下条件:

  • 房间几何、Fire 火源和 MESH01 网格均已创建;
  • 六个网格外边界已经设置为 OPEN;
  • 网格精度测试显示为“通过”;
  • 当前项目已经保存。

2. 设置模拟参数

FDS 提供了时间、输出、环境、粒子、辐射等多类全局参数。本教程只修改结束时间和环境温度。

2.1 设置结束时间

  1. 打开顶部的 分析 选项卡。
  2. 单击 模拟参数。
  3. 在“时间”页中,将 结束时间 设置为 60 s。

模拟从 0 s 开始,到 60 s 结束。这里的时间是仿真时间,并不等同于计算机实际运行所需的时间。

2.2 设置环境温度

  1. 切换到“模拟参数”窗口的 环境 页。
  2. 打开 环境温度 右侧的启用开关。
  3. 将环境温度设置为 22 °C。
  4. 检查窗口下方的 FDS 预览,确认包含 T_END=60.0。
  5. 单击 确定 保存设置。
设置模拟参数
设置模拟参数

图 1 设置 60 s 结束时间和 22 °C 环境温度

环境温度定义模拟开始时计算域和默认边界所采用的初始环境温度。只有启用该参数后,输入的 22 °C 才会写入 FDS 模型。

3. 检查运行设置

在“分析”选项卡中单击 运行设置,检查 MPI 进程和 OpenMP 线程配置。

本教程只有一个网格,可以保留祝融给出的推荐设置。运行时通常只需要一个 MPI 进程,OpenMP 线程数量可使用智能推荐值。不同计算机的处理器数量不同,因此实际线程数可能与截图不一致。

如果运行设置提示可以优化,优先采用智能推荐;也可以选择忽略并使用当前设置继续运行。

4. 启动并监视模拟

  1. 再次保存项目,确保没有未保存的修改。
  2. 在“分析”选项卡中单击 运行仿真。
  3. 祝融完成输入文件准备后,会打开“FDS 模拟”窗口并启动求解。
运行 FDS 模拟
运行 FDS 模拟

图 2 在 FDS 模拟窗口中查看运行进度

运行窗口会显示以下信息:

  • 当前进度:当前仿真时间与总仿真时间,例如 0.9 s / 60.0 s;
  • 已运行时间:计算机已经执行求解的实际时间;
  • 预计剩余时间:根据当前求解速度估算的剩余时间;
  • 运行日志:FDS 版本、MPI/OpenMP 配置、时间步和警告或错误信息。

模拟可能需要几分钟或更长时间,具体取决于网格单元数、模型复杂度和计算机性能。日志中的 WARNING 需要结合内容检查,但出现警告不一定代表模拟已经失败;如果出现明确的 ERROR、进度停止增长或程序异常退出,应先排查问题再重新运行。

运行过程中可以使用 停止 请求正常结束计算。只有在求解器无响应且普通停止无效时才使用 强制终止,因为强制终止可能导致结果文件不完整。

5. 打开模拟结果

当运行状态显示完成后,单击 FDS 模拟窗口中的 查看结果。祝融会启动 Viewer,并加载本次模拟生成的结果文件。

如果关闭了运行窗口,也可以在 Viewer 中打开模拟目录下的结果文件。只有完整完成或已经输出有效时间步的计算,才能提供可播放的结果数据。

6. 查看三维烟气结果

在 Viewer 中执行以下操作:

  1. 在左侧结果树中展开 FDS结果。
  2. 展开 3D 烟气。
  3. 启用 SOOT DENSITY,查看烟气密度结果。
  4. 启用 HRRPUV,查看单位体积热释放率对应的火焰结果。
  5. 单击窗口底部的 播放 按钮,开始播放结果。
  6. 使用时间轴查看 0–60 s 内的火灾发展过程,并通过视图导航操作旋转、平移和缩放模型。
查看三维烟气结果
查看三维烟气结果

图 3 在 Viewer 中播放三维烟气和火焰结果

播放区域还可以调整播放速度、暂停、停止、快退或快进。拖动时间轴能够直接查看指定时刻的烟气和火焰状态。

7. 常见问题

7.1 无法启动新的模拟

确认没有其他尚未结束的 FDS 任务,并检查当前项目是否存在未保存的修改。如果界面显示模型或运行设置错误,应根据提示修正后再重新运行。

7.2 FDS 无法启动

先查看运行窗口中的错误信息。如果提示内置 FDS 运行环境不完整或不兼容,应修复或重新安装祝融程序后再试;不要跳过运行环境检查强行启动求解。

7.3 Viewer 中没有 3D 烟气结果

确认模拟已经输出有效结果,并检查结果树中是否存在 SOOT DENSITY 或 HRRPUV。如果结果项不存在,应检查模拟日志、输出设置和结果目录中的文件是否完整。

8. 完成检查

完成后,应满足以下条件:

  • 模拟结束时间为 60 s;
  • 环境温度已启用并设置为 22 °C;
  • 项目在运行前已经保存;
  • FDS 模拟正常启动并产生有效结果;
  • Viewer 已加载本次模拟结果;
  • SOOT DENSITY 和 HRRPUV 结果能够显示;
  • 时间轴可以播放 0–60 s 的火灾发展过程。

9. 小结

本教程完成了模拟参数设置、FDS 求解和三维结果查看。至此,你已经走完了祝融基础工作流:熟悉软件界面、创建几何模型、定义火灾、建立网格和边界条件、运行模拟并查看结果。后续教程将进一步介绍数据输出、结果分析和更复杂的火灾模型设置。