基于fds和pathfinder学生食堂火灾和人员疏散探究

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1、基于FDS和Pathfinder学生食堂火灾和人员疏散探究　　摘要：为有效避免食堂火灾的发生，应用火灾模拟软件FDS和人员疏散模拟软件Pathfinder，建立模型对某学生食堂火灾进行数值仿真分析。根据模拟试验所得结果和数据，分析学生食堂发生火灾时烟气运动、温度的分布和能见度的的变化规律以及人员疏散情况。研究结果表明，该模型能够有效模拟分析学生食堂火灾情况；规范并完善食堂后勤管理和私人承包制度，合理设置报警及消防系统将能有效的预防食堂火灾的发生。关键词：食堂火灾；FDS；Pathfinder；人员疏散中图分类号：X932文献标识码：A文章编号：10

2、06-4311（2014）05-0300-020引言6近年来，高校学生食堂火灾时有发生，但一直都没有引起社会的足够重视，其中的原因可能是因为大多数火灾发生之后处理及时，并没有造成人员伤亡的发生。但因为食堂是人流量极大的区域，发生火灾后动则上千人的大疏散，这样不仅严重影响了学校师生的生活秩序、造成了较大的经济损失，而且容易引起学生恐慌，万一处理不及时且人员疏散工作不到位，则易发生踩踏等事故，最终的损失不可估量。基于此，笔者认为对学生食堂火灾及人员疏散进行研究是很有必要的。目前，国内外用得较为广泛的火灾和人员逃生模拟软件是FDS（FireDynamic

3、sSimulator）和Pathfinder，例如，徐艳秋等[1]利用FDS软件研究火场下的人员疏散模型，分析了不同的人员特点对疏散效率的影响。乐增等[2]利用FDS与Pathfinder对学生宿舍火灾与人员疏散进行了数值模拟，分析了宿舍发生火灾时烟气运动、温度的分布和能见度的变化规律，对现场消防工作具有一定的指导作用。根据笔者在知网上查询的文献显示，在学校火灾研究中，主要是针对学生宿舍，图书馆等区域的研究，而对学生食堂火灾的研究还鲜有文章提及。所以，笔者在查阅相关标准与文献的基础上，结合火灾模拟软件FDS和人员逃生软件Pathfinder，建立学

4、生食堂数值模拟模型，并对相关参数进行分析，以期为高校学生食堂的消防防火管理方案提供理论参考。1FDS与Pathfinder简介FDS（FireDynamics6Simulator）是由美国国家标准技术局开发的火灾动力学模拟工具，是计算流体力学的一种模型，模拟火的能量驱动流体流动。该软件把设定空间分成多个小的三维矩形控制体或计算单元，计算每个单元内气体密度，速度，温度，压力和组分浓度用质量守恒、动量守恒和能量守恒的偏微分方程来近似有限差分，通过对同一网格使用有限体积技术来计算热辐射、流体流动中存在湍流现象，追踪预测火灾气体的产生和移动，并结合家具、墙

5、壁、地板和顶棚的材料特性来计算火灾的增长和蔓延。Pathfinder是由美国Thunderheadengineering公司开发的一个基于人员进出和运动的模拟器。它提供了图形用户界面的模拟设计和执行，以及三维可视化工具的分析结果。该运动的环境是一个完整的三维三角网格设计，以配合实际层面的建设模式。Pathfinder可以导入FDS模型，FDS在模拟火灾的同时，可以在相同时间内模拟人员疏散。这样既直观，又有可靠的数据，还可以分析出人员疏散的最佳时间，减少人员伤亡。2火灾与人员疏散模型建立2.1FDS火灾模型建立笔者以某高校学生食堂为对象，建立FDS火

6、灾模型。该学生食堂为三层建筑，层间距为5m，食堂的第一层的平面布置图如图1所示。该学生食堂的每一层布置相似，为了在方便建立模型，又不影响模拟结果的条件下，笔者在原食堂CAD图纸的基础上进行了简化处理，图中的C区域是食堂的主餐厅，为学生、老师的集中用餐区，中间部分为取饭处，A区域为厨房（主要研究对象），D区域为存放食材的地方。除此以外，图中的中上部为食堂的主楼梯，右下部为食堂的侧楼梯，B区域为食堂的大门。6在建立完几何模型后，再进行火源的设置。为模拟出食堂火灾最严重的情景，笔者将火源设置在食堂一层的厨房操作间中，这样设置的原因如下：①在笔者查阅的近几

7、年食堂火灾的新闻中，几乎都是厨房着火。②厨房的可燃物最多，操作间的厨师稍有不慎都有可能会导致火灾的发生。③目前高校的学生食堂中，大量存在着私人承包的现象，而这些私人营业者往往安全意识不足，且管理上缺乏制度的约束，这将会让火灾发生的可能性大大增加。2.2Pathfinder人员疏散模型建立建立完FDS火灾模型后，由于FDS与Pathfinder所建立的模型可以相互导入。所以，只要将建立完成的火灾模型导入到Pathfinder中即可，对多余的摭挡物进行删除处理后得到人员疏散的几何模型。然后对几何模型中各区域进行相关人员密度的设置，该参数可以采用Path

8、finder软件中的推荐密度进行设置，对于餐厅区域的人员密度采用1.39m2/人，其它区域采用5.57m2/人。在Path