火灾与逃生模拟仿真

第一篇 PyroSim火灾仿真与案例

第1章

Pyrosim程序概况

1.1 PyroSim软件介绍 / 2

1.2 PyroSim入门介绍 / 3

1.2.1 介绍 / 3

1.2.2 PyroSim安装 / 3

1.2.3 PyroSim购买 / 4

1.2.4 软件产品登记 / 4

1.2.5 安装网络版许可证 / 5

1.2.6 服务器配置 / 6

1.3 PyroSim启动与退出 / 7

1.3.1 启动PyroSim程序 / 7

1.3.2 退出PyroSim程序 / 8

1.3.3 PyroSim程序组织体系与界面系统构成 / 8

1.4 PyroSim常用菜单与对话框操作指南 / 9

1.4.1 公用菜单用法 / 9

1.4.2 快捷功能图标按钮用法 / 9

1.4.3 图形操作按钮用法 / 10

1.4.4 图形显示操作按钮用法 / 11

1.4.5 对话框执行按钮用法 / 11

1.5 PyroSim文件系统和文件操作 / 11

1.5.1 PyroSim文件类型 / 11

1.5.2 建立一个新的PyroSim模型 / 12

1.5.3 保存文件 / 12

1.5.4 打开文件 / 12

1.5.5 防止更改模型 / 13

1.5.6 读入文件 / 13

1.5.7 写出文件 / 15

1.6 PyroSim基础 / 15

1.6.1 PyroSim界面 / 15

1.6.2 导航视图 / 16

1.6.3 3D视图 / 16

1.6.4 2D视图 / 18

1.6.5 截图 / 18

1.6.6 首选项 / 18

1.6.7 单位 / 18

1.6.8 配色方案 / 19

1.6.9 View菜单 / 20

第2章

PyroSim标准求解和分析方案制订

2.1 PyroSim程序模型建立的基本步骤 / 21

2.2 PyroSim标准求解过程实例演示 / 22

2.2.1 创建网格 / 23

2.2.2 创建燃烧器表面 / 23

2.2.3 创建燃烧器 / 24

2.2.4 创建顶部通风口 / 25

2.2.5 添加一个热电偶 / 25

2.2.6 添加温度切片平面 / 25

2.2.7 为更好地查看而旋转模型 / 25

2.2.8 保存模型 / 26

2.2.9 仿真运行 / 26

2.2.10 3D烟雾 / 26

2.2.11 查看温度切面 / 27

2.2.12 观看绘制的时间历史结果图 / 28

2.2.13 利用命令流文件实现FDS解算 / 28

2.2.14 PyroSim求解过程的几点说明 / 29

2.3 制订PyroSim分析方案 / 29

2.3.1 影响制订分析方案的因素 / 30

2.3.2 管理数据库 / 30

2.3.3 使用组来组织一个模型 / 33

第3章

创建几何模型

3.1 建模造型简介 / 34

3.2 坐标系 / 34

3.3 创建楼层 / 34

3.3.1 通过楼层来组织建筑模型 / 35

3.3.2 添加地板背景图像 / 36

3.4 3D视图创建几何模型 / 36

3.4.1 创建障碍物（Obstruction） / 37

3.4.2 创建孔洞（Hole） / 38

3.4.3 创建通风口（Vent） / 39

3.4.4 创建板块（Slab） / 40

3.4.5 创建粒子云（Particle Cloud） / 41

3.5 2D视图创建几何模型 / 42

3.5.1 绘制障碍物和孔洞 / 42

3.5.2 绘制墙壁和墙孔 / 43

3.5.3 绘制块和块孔 / 44

3.5.4 绘制房间 / 44

3.5.5 绘制通风口 / 44

3.5.6 绘制粒子云 / 45

3.6 创建复杂的几何结构 / 46

3.6.1 创建弯曲的墙壁 / 46

3.6.2 桁梁和屋顶 / 48

3.6.3 楼梯 / 49

3.7 几何对象的工作 / 50

3.7.1 选择（Selection） / 50

3.7.2 快捷菜单（Context Menus） / 51

3.7.3 撤销/重做（Undo/Redo） / 51

3.7.4 复制/粘贴Copy/Paste / 52

3.7.5 双击编辑（Double-Click to Edit） / 52

3.7.6 调整对象尺寸（Resize an Object） / 52

3.7.7 2D视图下转换/拖动对象（Translating /Dragging Objects in 2D View） / 52

3.7.8 2D视图下旋转物体（Rotating Objects in 2D View） / 53

3.7.9 转化（Translate）对话框 / 53

3.7.10 镜像（Mirror）对话框 / 54

3.7.11 缩放（Scale）对话框 / 54

3.7.12 旋转（Rotate）对话框 / 54

3.7.13 仅展示选择的对象 / 55

第4章

创建火灾监测设备

4.1 激活事件 / 56

4.1.1 激活控制介绍 / 56

4.1.2 创建激活控制 / 57

4.2 吸气监测系统 / 59

4.2.1 吸气取样设备 / 59

4.2.2 吸气监测系统 / 59

4.3 气相和固相设备 / 60

4.3.1 气相监测设备 / 60

4.3.2 固相监测设备 / 62

4.4 热电偶 / 63

4.4.1 热电偶工作原理 / 63

4.4.2 创建热电偶 / 64

4.5 流量测量设备 / 65

4.6 热释放速率监测设备 / 65

4.6.1 热释放速率 / 65

4.6.2 创建热释放速率监测设备 / 66

4.7 层分区设备 / 66

4.8 路径遮蔽（光束）探测设备 / 67

4.9 电缆故障监测设备 / 68

4.10 感温探测设备 / 69

4.10.1 感温探测器模型 / 69

4.10.2 创建感温探测设备 / 69

4.11 感烟探测设备 / 70

4.11.1 感烟探测设备介绍 / 70

4.11.2 感烟探测器模型 / 71

4.11.3 创建感烟探测设备 / 72

4.12 自动喷水灭火设备 / 73

4.12.1 自动喷水灭火系统介绍 / 73

4.12.2 创建喷头连接模型 / 74

4.12.3 创建喷头连接 / 75

4.12.4 创建喷雾模型 / 76

4.12.5 创建干燥管 / 77

4.12.6 创建自动喷水灭火系统 / 77

4.13 喷嘴 / 78

第5章

创建PyroSim火灾模型

5.1 网格 / 80

5.1.1 网格对话框 / 80

5.1.2 立方体网格 / 81

5.1.3 非立方体网格 / 82

5.1.4 使用多重网格 / 83

5.1.5 2D视图画网格 / 85

5.2 反应 / 85

5.2.1 导入反应 / 85

5.2.2 新建反应对话框 / 87

5.2.3 新建反应 / 89

5.3 材料 / 91

5.3.1 导入材料 / 92

5.3.2 材质编辑对话框 / 93

5.3.3 新建固体材质 / 96

5.3.4 新建液体燃料 / 97

5.4 额外物质和粒子 / 97

5.4.1 额外物质 / 97

5.4.2 粒子 / 98

5.4.3 自定义烟雾 / 102

5.5 表面 / 102

5.5.1 表面编辑对话框 / 102

5.5.2 内置表面 / 103

5.5.3 表面类型 / 103

5.5.4 在表面增加纹理 / 109

5.6 创建构筑物和通风口 / 110

5.6.1 创建水泥桌凳 / 110

5.6.2 创建门窗 / 111

5.6.3 创建顶部通风口和火源 / 111

5.7 创建探测设备 / 112

5.7.1 创建一个热电偶 / 112

5.7.2 创建烟雾探测器 / 112

5.7.3 创建自动喷淋设备 / 113

5.8 输出控制 / 113

5.8.1 实体轮廓 / 113

5.8.2 切片 / 113

5.8.3 边界数量 / 114

5.8.4 等值面 / 115

5.8.5 绘制3D数据 / 115

5.8.6 数据统计 / 116

5.9 模型保存 / 117

第6章

创建FDS + EVAC逃生模型

6.1 FDS + EVAC介绍 / 118

6.1.1 FDS + EVAC特点介绍 / 118

6.1.2 建模注意事项 / 120

6.1.3 使用疏散模型的简要步骤 / 121

6.2 创建疏散网格 / 121

6.3 导入反应和材料 / 122

6.4 创建表面 / 123

6.5 创建构筑物 / 123

6.5.1 创建障碍物 / 123

6.5.2 创建通风口 / 123

6.5.3 创建孔洞 / 123

6.6 FDS+ EVAC菜单 / 123

6.6.1 人员参数（Person Types） / 124

6.6.2 初始位置（Initial Positions） / 126

6.6.3 疏散孔洞（Evac Holes） / 126

6.6.4 出口（Exits） / 127

6.6.5 入口（Entrances） / 128

6.6.6 门（Doors） / 129

6.6.7 走廊（Corridors） / 131

6.6.8 斜坡/楼梯（Incline/Stairs） / 132

第7章

运行求解

7.1 仿真参数（Simulation Parameter） / 134

7.2 模拟运行（Run FDS） / 137

7.3 并行执行（Run Parallel FDS） / 138

7.4 恢复一个模拟 / 138

第8章

结果后处理

8.1 Smokeview查看3D结果 / 139

8.1.1 Smokeview软件介绍 / 139

8.1.2 Smokeview软件原理 / 140

8.1.3 Smokeview功能介绍 / 141

8.2 Smokeview菜单选项 / 142

8.2.1 Smokeview主菜单 / 143

8.2.2 载入/卸载（Load/Unload） / 143

8.2.3 显示/隐藏（Show/Hide） / 144

8.2.4 选项（Options） / 147

8.2.5 对话框（Dialogs） / 149

8.3 绘制时间历程结果 / 149

8.3.1 时间历史结果设置 / 150

8.3.2 时间历史结果查看 / 150

第9章

PyroSim仿真综合练习

9.1 房间火灾模型实例练习 / 152

9.1.1 输入反应和材料数据 / 153

9.1.2 创建网格 / 153

9.1.3 指定燃烧参数 / 154

9.1.4 创建表面 / 155

9.1.5 打造家具（障碍物） / 156

9.1.6 墙 / 160

9.1.7 使用通风口定义火源和楼层 / 161

9.1.8 添加一个开放的边界 / 162

9.1.9 在墙上悬挂图片 / 162

9.1.10 创建热电偶记录 / 163

9.1.11 创建片绘制3D效果记录 / 163

9.1.12 创建边界记录 / 163

9.1.13 指定模拟属性 / 163

9.1.14 保存并运行 / 164

9.1.15 Smokeview查看结果 / 164

9.1.16 查看时间历史结果 / 165

9.2 空气流动实例练习 / 165

9.2.1 创建网格 / 166

9.2.2 创建进气表面 / 166

9.2.3 创建微粒释放 / 167

9.2.4 创建通风口 / 167

9.2.5 创建开放（排气）通风口 / 167

9.2.6 创建切片记录 / 168

9.2.7 指定模拟属性 / 168

9.2.8 保存模型 / 169

9.2.9 运行仿真 / 169

9.2.10 查看粒子运动 / 169

9.2.11 查看切片数据 / 170

9.3 房间烟气测量实例练习 / 171

9.3.1 创建火源表面 / 171

9.3.2 创建火源通风口 / 172

9.3.3 创建开放边界通风口 / 173

9.3.4 创建网格（Mesh） / 173

9.3.5 增加墙 / 174

9.3.6 增加门（Door） / 175

9.3.7 旋转模型得到更好的视角 / 175

9.3.8 增加层区探测设备 / 176

9.3.9 增加流量测量设备 / 176

9.3.10 设定模拟时间 / 176

9.3.11 保存模型 / 176

9.3.12 开始模型 / 176

9.3.13 View Smoke in 3D / 176

9.3.14 查看时间历史数据 / 178

9.4 电器开关火灾模型实例练习 / 179

9.4.1 计算网格 / 181

9.4.2 材料特性 / 182

9.4.3 保存模型 / 184

9.4.4 表面性质 / 184

9.4.5 几何模型 / 186

9.4.6 后处理控制 / 199

9.4.7 仿真参数 / 200

9.4.8 运行分析 / 200

9.4.9 查看结果 / 201

9.5 单个房间的EVAC实例练习 / 203

9.5.1 启用 FDS+EVAC / 203

9.5.2 创建网 / 203

9.5.3 创建一个出口 / 204

9.5.4 添加人员 / 205

9.5.5 指定模拟属性 / 205

9.5.6 保存模型 / 206

9.5.7 运行分析 / 206

9.5.8 查看结果 / 206

9.6 单房间FDS+ EVAC实例练习 / 207

9.6.1 导入反应和材料 / 207

9.6.2 创建网格 / 208

9.6.3 用石膏创建墙面 / 209

9.6.4 创建燃烧表面 / 209

9.6.5 创建流场表面 / 209

9.6.6 创建墙 / 210

9.6.7 创建走廊墙壁 / 210

9.6.8 创建燃烧用的障碍物 / 211

9.6.9 创建门洞 / 211

9.6.10 创建火灾用通风口 / 211

9.6.11 创建火源 / 212

9.6.12 创建疏散流场 / 212

9.6.13 创建疏散出口 / 212

9.6.14 设置人员参数 / 213

9.6.15 添加人员 / 213

9.6.16 设置疏散孔洞 / 213

9.6.17 创建切片 / 214

9.6.18 边界输出量 / 214

9.6.19 指定模拟参数 / 214

9.6.20 保存并运行 / 214

9.6.21 Smokeview查看结果 / 214

9.6.22 查看时间历史结果 / 216

第二篇 Pathfinder中文教程与案例分析

第10章

Pathfinder功能概述

10.1 图形用户界面 / 218

10.2 模型展现 / 220

10.3 模拟方式 / 220

10.4 局限性及存在的问题 / 221

10.5 模拟器的名字 / 221

第11章

Pathfinder程序基础

11.1 导航视图 / 222

11.2 3D和2D视图 / 223

11.2.1 3D导航视图 / 224

11.2.2 2D导航视图 / 224

11.2.3 重置视图 / 224

11.2.4 在3D和2D视图中绘图 / 224

11.3 视图选项 / 225

11.3.1 渲染选项 / 225

11.3.2 人员显示 / 225

11.3.3 房间着色 / 225

11.3.4 房间透明 / 226

11.4 群体模型组织 / 226

11.4.1 创建次群组 / 226

11.4.2 改变组 / 226

第12章

创建运动空间

12.1 楼层 / 227

12.1.1 自动创建楼层 / 227

12.1.2 手动创建楼层 / 229

12.1.3 改变活动楼层 / 229

12.1.4 显示所有楼层 / 229

12.1.5 编辑楼层 / 229

12.2 房间 / 230

12.2.1 添加新房间 / 230

12.2.2 添加房间的薄墙 / 231

12.2.3 分割房间 / 231

12.2.4 分离和合并的房间 / 232

12.3 障碍物/洞 / 233

12.3.1 任意形状的障碍物（书桌、餐桌等） / 233

12.3.2 墙 / 234

12.4 门 / 235

12.4.1 薄门 / 235

12.4.2 厚门 / 236

12.5 楼梯 / 236

12.5.1 两条边的楼梯 / 237

12.5.2 从一条边延伸的楼梯 / 238

12.6 坡道 / 239

12.7 电梯 / 239

12.7.1 创建电梯 / 240

12.7.2 电梯表示法 / 241

12.7.3 编辑电梯 / 242

12.7.4 连接/非连接楼层 / 242

12.8 出口 / 243

12.9 导入文件 / 243

12.9.1 导入图像 / 243

12.9.2 导入DXF文件 / 244

12.9.3 导入PyroSim和FDS文件 / 245

12.10 使用导入的数据 / 245

12.10.1 使用图像 / 245

12.10.2 使用3D的DXF、PyroSim和FDS文件 / 246

12.10.3 使用2D的DXF数据 / 246

12.10.4 创建丢失的部分 / 247

第13章

创建群体

13.1 扼要描述 / 249

13.2 行为 / 251

13.2.1 创建新行为 / 251

13.2.2 添加动作 / 252

13.2.3 去航点的动作 / 252

13.2.4 去房间的动作 / 252

13.2.5 通过电梯逃生的动作 / 253

13.2.6 等待动作 / 253

13.3 添加群体 / 254

13.3.1 创建个体 / 254

13.3.2 创建群体 / 254

13.3.3 放置在房间内 / 255

13.4 重新分布描述和行为 / 256

第14章

编辑和复制对象

14.1 改变和复制对象 / 257

14.1.1 移动 / 257

14.1.2 旋转 / 258

14.1.3 镜像 / 260

14.2 用控制点来操作对象 / 260

14.2.1 选择和取消的控制点 / 261

14.2.2 编辑控制点 / 261

14.2.3 房间控制点 / 261

14.2.4 薄门控制点 / 261

14.2.5 厚门控制点 / 262

14.2.6 台阶和斜坡控制点 / 262

14.2.7 群体控制点 / 262

14.2.8 航点控制点 / 263

第15章

模型分析

15.1 测量距离 / 264

15.2 检查连通 / 264

15.3 检查正在使用的对象 / 266

第16章

模拟

16.1 参数 / 267

16.2 仿真的启动和管理 / 269

16.3 仿真的暂停和开始 / 270

16.4 被困群体 / 270

第17章

结果

17.1 总结报告 / 271

17.2 门的通过率 / 272

17.3 房间历史记录 / 273

17.4 3D结果 / 273

17.4.1 导航到模型任意位置 / 273

17.4.2 显示几何文件输入 / 274

17.4.3 显示群体 / 274

17.4.4 选择群体 / 274

17.4.5 查看多楼层问题 / 274

17.4.6 动画回放 / 277

17.4.7 刷新结果 / 277

17.4.8 查看群体路径 / 277

17.4.9 控制图细节/速度 / 278

17.4.10 制作电影 / 278

第18章

宿舍公寓模型实例

18.1 创建房间 / 281

18.2 添加人员 / 285

18.3 设置模拟参数并模拟 / 287

18.4 查看结果 / 288

本书结合作者多年的教学和培训实践，以PyroSim的流行版本——6.0版本为基础，全面系统地介绍了PvroSim的使用以及工程应用实例，帮助读者全面学习和掌握PyroSim软件的应用和操作技巧。同时，书中对Phthfinder的功能与操作结合典型案例进行了详细说明。全书内容编排紧密结合安全工程、消防工程、建筑安全工程教学需要和特点，选材新颖，注重实用，循序渐进，便于读者学习掌握。
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*《 火灾与逃生模拟仿真——PyroSim +Pathfinder 中文教程与工程应用 》为了满足安全工程、消防工程、建筑安全工程以及制定疏散应急演练教学、科研及设计的需求，结合笔者多年教学实践和科研工作编著而成。
* 全书以PyroSim的流行版本6.0版本为基础。
* 书中全面系统的介绍了PyroSim的操作流程，结合火灾仿真案例对软件应用作了详尽解读。