火场分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种火场分析方法及装置，属于火灾处理领域。所述方法包括：模拟火灾场景，并采集得到所述火灾场景的火场数据，所述火场数据至少包括温度值和对流辐射值；对所述火场数据进行拟合得到时空模型，所述时空模型用于构建所述火灾场景中各个构件表面的边界条件；根据所述时空模型对各个构件进行基于有限元模型的分析。本发明专利技术可以直接利用数据量较小的时空模型进行构件的有限元模型的分析，解决了直接利用大量的火场数据进行构件的有限元模型的分析，导致分析过程缓慢的问题，达到了提高结构分析的效率的效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种火场分析方法及装置，属于火灾处理领域。所述方法包括：模拟火灾场景，并采集得到所述火灾场景的火场数据，所述火场数据至少包括温度值和对流辐射值；对所述火场数据进行拟合得到时空模型，所述时空模型用于构建所述火灾场景中各个构件表面的边界条件；根据所述时空模型对各个构件进行基于有限元模型的分析。本专利技术可以直接利用数据量较小的时空模型进行构件的有限元模型的分析，解决了直接利用大量的火场数据进行构件的有限元模型的分析，导致分析过程缓慢的问题，达到了提高结构分析的效率的效果。【专利说明】火场分析方法及装置
本专利技术涉及火灾处理领域，特别涉及一种火场分析方法及装置。
技术介绍
在发生建筑火灾时，人们需要对火场进行分析，根据分析结果寻求更为合理的结 构抗火设计，因此，火场分析过程显得越来越重要。 相关技术中，FDS(Fire Dynamics Simulator，火灾动力学模拟）软件能够模拟建 筑火灾的发生和发展过程，并得到火灾中室内的温度、热流密度等火场数据。具体地，FDS软 件首先将模拟区域沿坐标轴方向划分为矩形网格，然后以网格点为基础，基于流体动力学 进行计算，在每个离散的时刻计算出各个网格内的状态参数(温度、速度、密度、压力和化学 成分等)值。 由于火场中区域划分的单元数量多、火灾持续时间长而使得建筑内火灾模拟所得 到的温度、对流辐射数据量十分庞大，使得上述数据难以直接应用于结构的有限元模型。
技术实现思路
为了解决相关技术中的问题，本专利技术实施例提供了一种火场分析方法及装置。所 述技术方案如下： 第一方面，提供了一种火场分析方法，所述方法包括： 模拟火灾场景，并采集得到所述火灾场景的火场数据，所述火场数据至少包括温 度值和对流辐射值； 对所述火场数据进行拟合得到时空模型，所述时空模型用于构建所述火灾场景中 各个构件表面的边界条件； 根据所述时空模型对各个构件进行基于有限元模型的分析。 第二方面，提供了一种火场分析装置，所述装置包括： 数据采集模块，用于模拟火灾场景，并采集得到所述火灾场景的火场数据，所述火 场数据至少包括温度值和对流辐射值； 模型拟合模块，用于对所述数据采集模块得到的所述火场数据进行拟合得到时空 模型，所述时空模型用于构建所述火灾场景中各个构件表面的边界条件； 火场分析模块，用于根据所述模型拟合模块得到的所述时空模型对各个构件进行 基于有限元模型的分析。 本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果是： 通过对火场数据进行拟合得到时空模型，该时空模型用于构建火灾场景中各个构 件表面的边界条件;根据时空模型对各个构件进行基于有限元模型的分析，由于时空模型 是根据大量的火场数据得到的边界条件，因此，时空模型的数据量较小，可以直接利用时空 模型进行构件的有限元模型的分析，解决了直接利用大量的火场数据进行构件的有限元模 型的分析，导致分析过程缓慢的问题，达到了提高结构分析的效率的效果。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。 图1是本专利技术一个实施例提供的火场分析方法的方法流程图； 图2A是本专利技术另一实施例提供的火场分析方法的方法流程图； 图2B是本专利技术另一实施例提供的确定拟合系数的方法流程图；图2C是本专利技术另一实施例提供的获取火场数据的方法流程图；图2D是本专利技术另一实施例提供的火场模拟的仿真图；图3是本专利技术一个实施例提供的火场分析装置的结构框图；图4是本专利技术再一实施例提供的火场分析装置的结构框图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方 式作进一步地详细描述。 请参考图1，其示出了本专利技术一个实施例提供的火场分析方法的方法流程图。该火 场分析方法，包括： 步骤101，模拟火灾场景，并采集得到火灾场景的火场数据，该火场数据至少包括 温度值和对流辐射值。 步骤102,对火场数据进行拟合得到时空模型，该时空模型用于构建火灾场景中各 个构件表面的边界条件。 步骤103,根据时空模型对各个构件进行基于有限元模型的分析。综上所述，本专利技术实施例提供的火场分析方法，通过对火场数据进行拟合得到时 空模型，该时空模型用于构建火灾场景中各个构件表面的边界条件;根据时空模型对各个 构件进行基于有限元模型的分析，由于时空模型是根据大量的火场数据得到的边界条件， 因此，时空模型的数据量较小，可以直接利用时空模型进行构件的有限元模型的分析，解决 了直接利用大量的火场数据进行构件的有限元模型的分析，导致分析过程缓慢的问题，达 到了提高结构分析的效率的效果。 请参考图2A，其示出了本专利技术另一实施例提供的火场分析方法的方法流程图。该 火场分析方法，包括： 步骤201，模拟火灾场景，并采集得到火灾场景的火场数据，该火场数据至少包括 温度值和对流辐射值。 本实施例中通过FDS软件来模拟火灾场景，并采集得到火灾场景的火场数据。其 中，FDS 是由美国NIST(National Institute of Standards and Technology，美国国家标 准与技术研究院）的建筑火灾研究实验室开发的基于场模型的火灾模拟程序。场模型也被 称作物理模型或CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学)模型，可以较为准 确地描述复杂的火灾发展过程，得出非均匀分布的各状态参数(温度、速度、烟气各组分浓 度等)值随时间的变化情况。利用ros进行火灾模拟时，先建立起实际室内场景条件，包括室内面积尺寸、家具 布置情况、通风开口条件、壁面材料热工性能及火荷载分布情况等;然后设置可能发生火灾 的位置及火源功率大小，进行火灾场景模拟计算，并得出室内温度分布场及各构件表面的 对流辐射场。其中，温度分布场以温度值表示，对流辐射场以对流辐射值表示。具体地，利用FDS采集火场数据时，首先将室内区域沿坐标轴方向划分为矩形网 格，而后以网格点为基础基于流体动力学进行计算。在每个离散的时间步内计算出各个网 格内的火场数据。其中，网格大小决定模型内部偏微分方程在空间和时间上的精度。另外， FDS软件的Smokeview模块是一种动态场景显示程序，可用来直接查看计算结果。步骤202，对于每个构件，将构件表面的火场数据表示为一个曲面。在任一时刻，构件表面的温度值分布均可表不为一个三维曲面。例如，当构件为楼 板，且火场数据为温度值时，楼板表面的温度值分布可以拟合成一个曲面。具体地，将离散点拟合成曲面的算法已经非常成熟，本实施例不作赘述。步骤203,按照最小二乘法对曲面进行拟合，得到关于拟合系数的线性方程组。 多项式拟合的优点是简单、方便，但多项式拟合的缺点是所得到的方程组通常会 是病态的，从而造成求解困难或产生较大的计算误差，为克服一般多项式拟合的缺点，通常 选择正交多项式进行最小二乘拟合。具体过程如下：转换成标准多项式形式为：上述最小二乘拟合过程可实现得到火场中温度值和对流辐射值在特定时刻下在 空间上的分布情况。步骤204,根据线性方程组确定拟合系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火场分析方法，其特征在于，所述方法包括：模拟火灾场景，并采集得到所述火灾场景的火场数据，所述火场数据至少包括温度值和对流辐射值；对所述火场数据进行拟合得到时空模型，所述时空模型用于构建所述火灾场景中各个构件表面的边界条件；根据所述时空模型对各个构件进行基于有限元模型的分析。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张志谦，金靖，刘晓珂，陈适才，张磊，
申请(专利权)人：国核电力规划设计研究院，国核北京核电常规岛及电力工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11