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【摘 要】 火灾的防治要从“防”和“治”两方面同步进行，火灾的防治要和科技现代化结合起来，做到科学防火、科学救灾。计算机模拟技术模拟火灾发生时的火场压力、温度、速度和烟气流动等火灾物理数据，输入数据组织较为简单，十分适用于形状复杂的建筑空间或大型建筑的火灾模拟。
【关键词】 火灾危害；火灾防治；火灾模拟化
一、前言
随着科学技术的快速发展，火灾调查中可供使用的现代化理论和工具越来越多，火灾模化理论就是其中的重要一项。
火灾模拟化是指为了预防火灾蔓延发展，通过一定的数据建立的一组数理方程式，利用这组方程式能够将火灾发展过程进行量化描述。火灾模拟化的优势很多，它能够对火灾的发展过程进行客观、定量的预测，一定程度上降低了火灾造成的人员伤亡和财产损失，对于改进灭火方式、改善灭火战术也具有极为重要的意义；同时，它还给建筑防火设计以及建筑物火灾危险性评价提供一定的支持。
火灾模化理论作为一种现代化的火灾调查理论，在近年来的火灾事故调查工作中发挥了重要的作用。
二、火灾数学模型建立
1、网格模型
网络模型把整个建筑物作为一个系统，而其中的每个封闭空间为一个控制体（或称网络节点），各个网络节点之间通过各种空气流通路径相连，利用质量、能量等守恒方程对整个建筑物内的空气流动、压力分布和烟气传播情况进行研究。这种模型充分考虑不同建筑特点、室内外温差引起的烟囱效应、风力、通风空调系统、电梯的活塞效应等因素对烟气传播造成的影响，可实现对建筑楼梯间加压防烟、局部区域排烟及二者联合使用的建筑防排烟系统进行研究分析，评价烟控系统效果及与人员有关的火灾安全分析。
2、经验模型
经验模型是以实验测定的数据和经验为基础，通过将实验测试获得的数据经过数学方法的简化处理加上重要的热物性参数编织成的数学模型。常用的经验模型有计算烟羽流温度的Alpert模型以和计算火焰长度的Hasemi模型。
Alpert模型适用于热烟气层还没有在受限空间上方形成的火灾发生的早期阶段，该模型用来估算顶棚射流温度随时间变化。示意图如下：
Hasemi模型主要用来计算竖直或者水平火焰长度，示意图如下：
3、区域模型
区域模型一般把房间分为上部的热烟气层和下部的冷空气层，即把所研究的受限空间划分为不同的区域，且假定各个区域内的各种物理量的参数是均匀相同的，质能交换只在区域与区域之间发生、区域与边界和火源之间。示意图如下：
区域模拟是一种半物理模型模拟，该模型模拟的结果与实际很接近，不仅可以模拟分析火灾的发展过程，还可以分析研究火灾烟气的发展蔓延的过程，同时还在一定程度上平衡了计算机模拟的可靠性和经济性，在消防工程的设计和火灾危险性分析上具有广泛的应用。
4、场模型
场模型本质上是一种复杂的湍流力学模型，是以质量守恒（连续性方程）、动量守恒（Navier-Stokes方程）、能量守恒定律（能量方程）以及化学反应定律等为基础的物理模型。目前用场模型的方法来解决湍流问题主要有湍流模式理论、直接模拟和大涡模拟三种方法。
三、火灾事故调查研究中运用计算机模拟技术
随着计算机硬件的发展和相关学科的进步，应用计算机技术模拟火灾得到了较快发展。现在应用到火灾模拟的软件有PHOENICS、FLUENT和FDS等。其中由NIST开发的火灾动力学模拟软件FDS以其开放性以及可改造性在火灾计算机模拟中得到广泛应用。
1、火灾动力学模拟软件FDS
FDS主要是以LES為基础的CFD火灾模拟软件，可用于模拟三维的火灾情景，它将建筑物空间分割成大量细小的网格，利用数值方法求解各个守恒的控制方程，可以比较精确的预测火灾发生时的火场压力、温度、速度和烟气流动等火灾物理数据，它输入数据组织较为简单，十分适用于形状复杂的建筑空间或大型建筑的火灾模拟。
2、举例浅析计算机模拟技术用于火灾分析的应用
某大厦总建筑面积9300m2，共八层，局部九层，高28.5m。一层为框架结构门面，二层以上为砖混结构，“回”字形四合院住宅。2003年11月3日凌晨5时许发生火灾。大楼西北部分在没有任何预兆的情况下，突然整体坍塌，20名消防官兵牺牲。模拟分析具体步骤简析：
（一）模拟场景建立与网格划分。根据实际情况，建立模拟场景。在x、y、z方向分别划分网格，得到的网格要接近正方体，适应FDS的计算要求。
（二）设置起火点的火灾模拟。根据火灾事故调查组进行的现场勘验和分析，共设置了三个可能的起火点，对各个情况进行模拟分析。根据三种不同的起火条件下商场内的烟气蔓延、温度场、热释放速率等的计算结果和实际调查的情况相比较，以求确定一个起火点的计算结果和实际调查情况相吻合。
（三）对几种可能的着火点进行了数值模拟，通过分析排除，进行模拟；实际情况的烟气蔓延和火焰传播以及温度分布都基本上要与实际勘验结果相吻合。验证调查结论的正确性。
（四）将个别的、不完整的信息进行组织、重构，重现火灾场景，从而可以得出比较全面的火灾发展和烟气蔓延等细节性数据，并以此来验证证人证言是否可信，或者根据证人证言来验证起火部位是否正确。
四、结论
火灾是危害人民生命财产安全的主要灾害之一，火灾的防治工作具有重大意义。运用计算机模拟技术做好火灾事故的调查研究工作，对于准确认定起火原因提供了技术依据，为有效避免发生类似火灾提供了经验。
参考文献：
[1]赵毅婵，公共娱乐场所装修工程施工中的火灾调查与防火对策[J]《消费电子》，2014（05）：15-16
[2]郭红海，浅析大型商业场所火灾危险性及防火对策[J]《湖北经济学院学报》2014（07）：70
[3]代春玉，浅谈消防火灾调查工作的问题与对策[J]《中国科技纵横》2014（04）：35-36
[4]李鹏，火灾模化理论在火灾调查中的应用[J]《科学与技术》2014（03）：15-16
【关键词】 火灾危害；火灾防治；火灾模拟化
一、前言
随着科学技术的快速发展，火灾调查中可供使用的现代化理论和工具越来越多，火灾模化理论就是其中的重要一项。
火灾模拟化是指为了预防火灾蔓延发展，通过一定的数据建立的一组数理方程式，利用这组方程式能够将火灾发展过程进行量化描述。火灾模拟化的优势很多，它能够对火灾的发展过程进行客观、定量的预测，一定程度上降低了火灾造成的人员伤亡和财产损失，对于改进灭火方式、改善灭火战术也具有极为重要的意义；同时，它还给建筑防火设计以及建筑物火灾危险性评价提供一定的支持。
火灾模化理论作为一种现代化的火灾调查理论，在近年来的火灾事故调查工作中发挥了重要的作用。
二、火灾数学模型建立
1、网格模型
网络模型把整个建筑物作为一个系统，而其中的每个封闭空间为一个控制体（或称网络节点），各个网络节点之间通过各种空气流通路径相连，利用质量、能量等守恒方程对整个建筑物内的空气流动、压力分布和烟气传播情况进行研究。这种模型充分考虑不同建筑特点、室内外温差引起的烟囱效应、风力、通风空调系统、电梯的活塞效应等因素对烟气传播造成的影响，可实现对建筑楼梯间加压防烟、局部区域排烟及二者联合使用的建筑防排烟系统进行研究分析，评价烟控系统效果及与人员有关的火灾安全分析。
2、经验模型
经验模型是以实验测定的数据和经验为基础，通过将实验测试获得的数据经过数学方法的简化处理加上重要的热物性参数编织成的数学模型。常用的经验模型有计算烟羽流温度的Alpert模型以和计算火焰长度的Hasemi模型。
Alpert模型适用于热烟气层还没有在受限空间上方形成的火灾发生的早期阶段，该模型用来估算顶棚射流温度随时间变化。示意图如下：
Hasemi模型主要用来计算竖直或者水平火焰长度，示意图如下：
3、区域模型
区域模型一般把房间分为上部的热烟气层和下部的冷空气层，即把所研究的受限空间划分为不同的区域，且假定各个区域内的各种物理量的参数是均匀相同的，质能交换只在区域与区域之间发生、区域与边界和火源之间。示意图如下：
区域模拟是一种半物理模型模拟，该模型模拟的结果与实际很接近，不仅可以模拟分析火灾的发展过程，还可以分析研究火灾烟气的发展蔓延的过程，同时还在一定程度上平衡了计算机模拟的可靠性和经济性，在消防工程的设计和火灾危险性分析上具有广泛的应用。
4、场模型
场模型本质上是一种复杂的湍流力学模型，是以质量守恒（连续性方程）、动量守恒（Navier-Stokes方程）、能量守恒定律（能量方程）以及化学反应定律等为基础的物理模型。目前用场模型的方法来解决湍流问题主要有湍流模式理论、直接模拟和大涡模拟三种方法。
三、火灾事故调查研究中运用计算机模拟技术
随着计算机硬件的发展和相关学科的进步，应用计算机技术模拟火灾得到了较快发展。现在应用到火灾模拟的软件有PHOENICS、FLUENT和FDS等。其中由NIST开发的火灾动力学模拟软件FDS以其开放性以及可改造性在火灾计算机模拟中得到广泛应用。
1、火灾动力学模拟软件FDS
FDS主要是以LES為基础的CFD火灾模拟软件，可用于模拟三维的火灾情景，它将建筑物空间分割成大量细小的网格，利用数值方法求解各个守恒的控制方程，可以比较精确的预测火灾发生时的火场压力、温度、速度和烟气流动等火灾物理数据，它输入数据组织较为简单，十分适用于形状复杂的建筑空间或大型建筑的火灾模拟。
2、举例浅析计算机模拟技术用于火灾分析的应用
某大厦总建筑面积9300m2，共八层，局部九层，高28.5m。一层为框架结构门面，二层以上为砖混结构，“回”字形四合院住宅。2003年11月3日凌晨5时许发生火灾。大楼西北部分在没有任何预兆的情况下，突然整体坍塌，20名消防官兵牺牲。模拟分析具体步骤简析：
（一）模拟场景建立与网格划分。根据实际情况，建立模拟场景。在x、y、z方向分别划分网格，得到的网格要接近正方体，适应FDS的计算要求。
（二）设置起火点的火灾模拟。根据火灾事故调查组进行的现场勘验和分析，共设置了三个可能的起火点，对各个情况进行模拟分析。根据三种不同的起火条件下商场内的烟气蔓延、温度场、热释放速率等的计算结果和实际调查的情况相比较，以求确定一个起火点的计算结果和实际调查情况相吻合。
（三）对几种可能的着火点进行了数值模拟，通过分析排除，进行模拟；实际情况的烟气蔓延和火焰传播以及温度分布都基本上要与实际勘验结果相吻合。验证调查结论的正确性。
（四）将个别的、不完整的信息进行组织、重构，重现火灾场景，从而可以得出比较全面的火灾发展和烟气蔓延等细节性数据，并以此来验证证人证言是否可信，或者根据证人证言来验证起火部位是否正确。
四、结论
火灾是危害人民生命财产安全的主要灾害之一，火灾的防治工作具有重大意义。运用计算机模拟技术做好火灾事故的调查研究工作，对于准确认定起火原因提供了技术依据，为有效避免发生类似火灾提供了经验。
参考文献：
[1]赵毅婵，公共娱乐场所装修工程施工中的火灾调查与防火对策[J]《消费电子》，2014（05）：15-16
[2]郭红海，浅析大型商业场所火灾危险性及防火对策[J]《湖北经济学院学报》2014（07）：70
[3]代春玉，浅谈消防火灾调查工作的问题与对策[J]《中国科技纵横》2014（04）：35-36
[4]李鹏，火灾模化理论在火灾调查中的应用[J]《科学与技术》2014（03）：15-16