火災蔓延數值模擬方法

I目錄

■CONTENTS

第一部分火災擴散過程數值模擬..............................................2

第二部分湍流模型在火災模擬中的應用........................................4

第三部分輻射換熱方程的離散化處理..........................................6

第四部分火災蔓延中固體燃燒建模............................................9

第五部分火災蔓延中流固耦合分析...........................................13

第六部分數值模擬方法險證與不確定性量化...................................17

第七部分火災蔓延數值模擬在實際中的應用...................................19

第八部分火災蔓延數值模擬的未來發展方向..................................22

第一部分火災擴散過程數值模擬

關鍵詞關鍵要點

【數值解法】：

1.火災擴散過程的偏微分方程組一般采用有限差分法、有

限元法或有限體積法求解。

2.有限差分法和有限元法常用于規則幾何形狀的火災場

景,而有限體積法更適用于復雜幾何形狀的場景C

3.隱式求解方法穩定性好，但計算量大，而顯式求解方法

計算量小，但穩定性差。

【湍流模型】：

火災擴散過程數值模擬

火災擴散過程的數值模擬是通過計算機技術和數學模型來模擬火災

蔓延的物理過程，預測火場的發展趨勢和熱環境，為火災防控和應急

處置提供科學依據和決策支持。

火災擴散過程數值模擬方法

火災擴散過程數值模擬方法主要包括場模型和離散模型兩大類。

1.場模型

場模型將火場視為一個連續介質，通過求解控制火場演變的偏微分方

程組來模擬火災擴散過程。

(1)控制方程

控制火場演變的偏微分方程組主要包括：

*質量守恒方程：描述火場中流體質量的變化。

*動量守恒方程：描述火場中流體的流動。

*能量守恒方程：描述火場中能量的傳遞。

*組分輸運方程：描述火場中不同氣體組分的輸運。

*燃速方程：描述火災蔓延的速率。

(2)求解方法

場模型的求解方法主要包括：

*有限差分法(FDM)：將偏微分方程組離散成代數方程組，求解代數

方程組。

*有限元法(FEM)：將計算域離散成單元，將偏微分方程組在單元上

弱形式化，求解弱形式方程組。

2.離散模型

離散模型將火場中的實體(如燃料顆粒、氣體分子)視為離散的單元，

通過模擬這些單元的運動和相互作用來模擬火災擴散過程。

(1)格子波爾茲曼法(LBM)：將流體視為由粒子組成的，通過粒子

之間的碰撞模擬流體的流動。

*粒子模型將火場中的燃料顆粒和氣體分子視為離散的粒子，通過追

蹤粒子的運動模擬火災擴散過程。

(2)求解方法

離散模型的求解方法主要包括：

*蒙特卡羅法(MC)：利用隨機抽樣技術模擬火場中的隨機過程。

火災擴散過程數值模擬的應用

火災擴散過程數值模擬廣泛應用于：

*火災危險性評估

*火災煙氣擴散分析

*火災撲救方案制定

*火災應急預案制定

*建筑防火設計優化

火災擴散過程數值模擬的挑戰

火災擴散過程數值模擬面臨的主要挑戰包括:

*火災過程的復雜性

*模型參數的不確定性

*計算資源的限制

研究進展

近年來，火災擴散過程數值模擬領域取得了較大的進展，主要表現在:

*模型的精細化和準確性提高

*計算效率的提升

*應用范圍的不斷擴大

第二部分湍流模型在火災模擬中的應用

關鍵詞關鍵要點

【湍流模型在大渦模擬火災

模擬中的應用】：1.大渦模擬（LES）是湍流模擬的高保真方法，可顯式求解

大尺度渦流，而小尺度渦流則通過模型化來處理。

2.LES在火災模擬中具有優勢，因為它可以捕捉湍流流動

的復雜相互作用，包括渡渦和激波，這對于準確預測火焰

傳播和熱釋放至關重要。

3.LES模型的選擇對模擬的準確性至關重要，不同的模型

適用于不同的火災情景和燃燒過程。

【湍流模型在直接數值模擬火災模擬中的應用】：

湍流模型在火災模擬中的應用

湍流是火災傳播的重要影響因素，準確模擬湍流對于提高火災模型精

度至關重要。湍流模型是湍流模擬的關鍵手段，在火災模擬中有著廣

泛的應用。

湍流模型的基本原理

湍流模型基于雷諾平均納維爾-斯托克斯方程（RANS）,將湍流速度分

解為平均速度和脈動速度。湍流模型的作用是提供一個湍流應力張量

的封閉形式，以計算脈動速度的影響。

常用的湍流模型

火災模擬中常用的湍流模型包括：

*k-e模型：最簡單的兩方程模型，適用于附壁湍流和分離湍流。

*RSM模型：解析應力模型，通過求解附加方程來直接計算應力張量,

精度較高。

*LES模型：大渦模擬模型，通過求解Navier-Stokes方程中的大尺

度渦流，精度最高C

湍流模型的選擇

湍流模型的選擇取決于火災場景的復雜度、計算資源和精度要求。對

于簡單的火災場景，k-￡模型可以提供較好的精度。對于復雜火災

場景，RSM和LES模型可以獲得更高的精度，但需要消耗更多的計

算資源。

火災模擬中的湍流模型應用

湍流模型在火災模擬中有著廣泛的應用，主要包括：

*火災蔓延和熱釋放速率預測：湍流影響燃料的燃燒和熱釋放速率,

湍流模型可以準確預測火災蔓延速率和熱釋放特性。

*火災煙羽模擬：湍流影響煙羽的擴散和稀釋，湍流模型可以預測煙

羽的形態、溫度和成分分布。

*火災災害評估：湍流影響火災對建筑物和人員造成的傷害，湍流模

型可以評估火災造成的煙霧中毒、熱輻射和結構損傷風險。

湍流模型的局限性和發展趨勢

湍流模型的局限性主要體現在以下幾個方面：

*模型的簡化假設和經驗參數可能導致模擬誤差。

*對于高度復雜和湍流的火災場景，計算資源需求可能成為限制因素。

湍流模型的發展趨勢主要集中在以下幾個方面：

*提高模型的物理準確性，減少經驗參數的依賴。

*探索新的湍流建模方法，如變雷諾平均方法和分離渦模擬。

*發展多尺度模型，同時考慮不同尺度湍流的影響。

總結

湍流模型在火災模擬中發揮著關鍵作用，能夠準確預測火災蔓延、熱

釋放速率、煙羽擴散和災害評估。隨著湍流模型的不斷改進和發展，

火災模擬精度將得到進一步提升，為火災預防和撲救提供更有力的支

撐。

第三部分輻射換熱方程的離散化處理

關鍵詞關鍵要點

主題名稱：網格劃分與離散

化1.網格劃分對模擬精度和計算效率有顯著影響，常見方法

包括結構網格、非結構網格和自適應網格。

2.離散化處理將積分方程轉化為代數方程組，常用方法包

括有限差分法、有限體積法和有限元法。

3.不同離散化方法具有不同的精度和適用范圍，選擇合適

的離散化方法至關重要。

主題名稱：邊界條件處理

輻射換熱方程的離散化處理

引言

輻射換熱是火災蔓延中熱傳遞的重要機制，其準確計算對于火災數值

模擬至關重要。輻射換熱方程描述了輻射能的傳輸和吸收過程，其離

散化處理是火災數值模擬中的關鍵步驟。

離散化方法

常用的輻射換熱方程離散化方法包括：

1.有限體積法

有限體積法將計算域劃分為有限體積，并對每個體積上的輻射熱通量

進行積分。輻射熱通量的計算可以使用以下格式：

其中:

*Q_i為第i個體積的凈輻射熱通量

*A_i為第i個體積的表面積

*。為斯特凡-玻爾茲曼常數

*￡_i為第i個體積的表面發射率

*T_i為第i個體積的溫度

*T_surr為周圍環境的溫度

*A_ij為第i個體積與第j個體積之間的表面積

*G_ij為第i個體積與第j個體積之間的視因子

2.控制體積法

控制體積法與有限體積法類似，但它將計算域劃分為控制體積，并對

每個控制體積上的輻射熱通量進行積分。輻射熱通量的計算格式與有

限體積法類似。

3.射線跟蹤法

射線跟蹤法采用蒙特卡羅方法對輻射能的傳輸進行模擬。它將輻射能

視為離散的光子，并對這些光子的傳輸和相互作用進行追蹤。射線跟

蹤法計算精度高，但計算量較大。

4.離散坐標法

離散坐標法將輻射方程離散化為一組一維方程，然后求解這些一維方

程。離散坐標法計算效率高，但其計算精度不如射線跟蹤法。

視因子的計算

視因子是輻射換熱計算中的重要參數，它表示兩個表面之間輻射交換

的可視程度。視因子的計算方法包括：

*幾何法

*熱交換因子法

*數值積分法

輻射熱通量的計算

輻射熱通量的計算需要考慮表面溫度、發射率、視因子和周圍環境溫

度等因素。計算格式如上文所述。

離散化處理的考慮因素

選擇離散化方法時，需要考慮以下因素：

*精度要求

*計算量

*計算域幾何形狀

*材料的輻射特性

總結

輻射換熱方程的離散化處理是火災數值模擬中的重要步驟。選擇合適

的離散化方法對于確保計算精度和效率至關重要。通過采用合理的離

散化處理，可以準確計算輻射換熱，從而為火災蔓延數值模擬提供可

靠的基礎。

第四部分火災蔓延中固體燃燒建模

關鍵詞關鍵要點

火災蔓延中固體燃燒特在建

模?建立基于熱分解動力學模型的固體燃燒速率模型，考慮

不同固體材料的化學組戌和熱解特性，預測火災條件下的

固體燃燒行為。

-采用熱分解產物組分模型，模擬固體燃燒過程中釋放的

揮發性物質和煙氣成分，為煙氣毒性和火災蔓延分析提供

基礎。

-考慮固體材料的物理結構和孔隙率，建立多孔介質燃燒

模型，模擬固體燃燒過程中內部氧氣擴散和熱量傳遞，提高

燃燒建模精度。

火災蔓延中固體燃燒傳熱建

模-采用有限元法或控制體積法求解基于一維或二維能量輸

運方程的固體溫度場，考慮固體熱傳導、對流和輻射熱交

換。

-考慮固體燃燒過程中的熱收支，如固體熱分解潛熱、放熱

反應熱和固體與環境的熱交換，建立能量平衡模型，預測固

體燃燒時的溫度演變。

-在多孔材料燃燒建模中，考慮孔隙率對熱傳導和輻射傳

輸的影響，采用分級孔隙模型或輻射傳輸方程，模擬多相介

質中的熱量傳遞。

火災蔓延中固體燃燒邊界條

件-設定火災邊界條件，包括輻射熱流、熱對流和煙氣成分，

模擬固體暴露于外部火源或周圍環境中的燃燒行為。

-建立固體?氣體界面邊界條件，考慮固體表面熱分解反應、

揮發性產物擴散和界面熱交換，預測固體燃燒速率和煙氣

釋放。

采用可滲透邊界條件，模擬固體燃燒過程中孔隙內氣體

流動和熱量交換，提高多孔材料燃燒建模的準確性。

火災蔓延中固體燃燒數值方

法-采用隱式或顯式差分法對固體燃燒方程進行數值求解，

時間推進以預測火災蔓延過程。

-使用網格自適應或自適應網格細化技術，提高不同尺度

下燃燒建模的精度和效率。

-結合高性能計算技術，加速大規?；馂穆幽M，滿足復

雜火災場景的建模需求。

火災蔓延中固體燃燒驗證

?通過與實驗數據或其他數值模擬結果進行對比，驗證固

體燃燒模型的準確性和適用性。

?采用靈敏度分析和不確定度量化方法，評估模型參數和

邊界條件的不確定性對燃燒預測的影響。

-開展模型間比較研究，探討不同固體燃燒建模方法的優

勢和局限性。

火災蔓延中固體燃燒前沿

-探索機器學習和人工智能技術在固體燃燒建模中的應

用，提高模型預測精度和計算效率。

-開發多尺度固體燃燒模型，耦合微觀熱分解動力學和宏

觀傳播過程，實現不同尺度下的火災蔓延模擬。

-研究新型阻燃材料的火災蔓延行為，為火災安全和防火

材料設計提供理論支持。

火災蔓延中固體燃燒建模

引言

固體燃燒是火災蔓延中的關鍵過程之一。準確模擬固體燃燒行為對于

預測火災發展至關重要。本文介紹了火災蔓延中固體燃燒建模的常用

方法。

經驗關聯關系

經驗關聯關系基于實驗數據，建立固體燃燒速率與溫度、氧氣濃度和

其他因素之間的經驗關系式。此方法簡單易用，但僅適用于與實驗條

件相似的火災場景C

一階反應模型

一階反應模型假設固體燃料以一階反應率燎燒，即燃燒速率正比于固

體表面溫度和氧氣濃度。此模型計算簡單，適用于低溫和非湍流條件

下的燃燒。

Arrhenius方程

Arrhenius方程是一個化學反應速率方程，描述了固體燃料燃燒速率

與溫度之間的關系。它考慮了活化能和頻率因子等物理化學參數。此

模型適用于較寬的溫度范圍和非湍流條件。

分步反應模型

分步反應模型將固體燃燒過程分解為一系列基本反應步驟，例如熱解、

氧化和還原。此模型考慮了多種中間產物和反應途徑，提供了更詳細

的燃燒行為描述。

湍流燃燒模型

湍流燃燒模型考慮了湍流條件下的固體燃燒特性。湍流可以增強傳質

和傳熱，影響燃燒速率和產物分布。此類模型基于湍流模型和湍流-

化學相互作用理論°

輻射熱傳遞模型

輻射熱傳遞模型考慮了固體燃料燃燒中的輻射熱傳遞過程。輻射熱可

以影響火焰溫度和燃燒速率。此類模型基于輻射方程求解輻射能量傳

遞。

計算流體力學(CFD)模擬

CFD模擬結合了流體力學方程、傳熱方程和燃燒模型來計算火災蔓延

中的固體燃燒行為cCFD模擬可以提供詳組的溫度、速度和組分分布，

但計算成本高昂。

模型驗證和不確定性

固體燃燒模型的驗證需要與實驗數據進行二匕較。模型的不確定性可通

過敏感性分析和不確定性量化來評估。

應用

固體燃燒建模廣泛應用于火災安全工程中，包括：

*火災危險性評估

*火災蔓延預測

*火災探測和報警系統設計

*火災滅火策略制定

結論

固體燃燒建模是火災蔓延研究和火災安全工程中的重要工具。選擇適

當的燃燒模型取決于火災場景的具體條件和建模目的。通過準確模擬

固體燃燒行為，可以提高火災預測的準確性和火災安全措施的有效性。

第五部分火災蔓延中流固耦合分析

關鍵詞關鍵要點

流固耦合建模方法

1.流固耦合的本質：將流場（流體動力學）和固場（固體

力學）通過相互作用耦合在一起，描述流場對固場的影響和

固場對流場的影響。

2.耦合方式：可分為單向耦合（流場影響固場,同場不影

響流場）和雙向耦合（流場與固場相互影響）。

3.主要建模方法：包括有限元法（FEM）、有限體積法

（FVM）、任意拉格朗日-歐拉法（ALE）等。

火流?結構熱耦合

1.耦合機理：火場產生的熱輻射和煙氣溫度導致結構變形

和熱應力，影響火場的發展。

2.建模方法：通常采用非線性熱傳導方程描述結構熱響應，

非線性結構方程模擬結構變形。

3.應用領域：高層建筑火災蔓延、鋼結構火災穩定性評估

等。

燃燒■火流耦合

1.耦合機理：燃燒釋放的熱量和煙氣影響火場流場，流場

又影響燃燒速率和擴散。

2.建模方法：采用湍流燃燒模型，如大渦模擬（LES）、雷

諾平均納維-斯托克斯（RANS）模型。

3.應用領域：火災蔓延過程、火災報警與排煙系統設計等。

火災蔓延與通風耦合

1.耦合機理：通風條件影響火場的發展，火場又會改變建

筑物通風特性。

2.建模方法：采用計算流體力學（CFD）模擬流場，考慮

火災熱負荷對正壓和負壓通風的影響。

3.應用領域：室內火災蔓延分析、通風系統設計優化等。

多尺度建模

1.概念：在不同尺度上建立建模和仿真，從微觀到宏觀描

述火災蔓延過程。

2.方法：采用多尺度建模技術，如分子動力學模擬、離散

元法等。

3.應用領域：納米材料火災機理研究、火災煙塵擴散模擬

等。

人工智能輔助

1.機器學習：利用機器學習算法訓練流固耦合模型，提高

模型精度和效率。

2.深度學習：采用深度學習網絡處理大規?；馂臄祿?/p>

取火災蔓延規律。

3.應用領域：火災蔓延趨勢預測、智能滅火決策支持等。

火災蔓延中流固耦合分析

在火災蔓延過程中，火勢發展與流場變化相互影響，形成復雜的流固

耦合問題。流固耦合分析旨在模擬這一復雜過程，提供對火災蔓延機

理的深入理解。

流場模擬

流場模擬基于流體力學方程，包括連續性方程、動量方程和能量方程。

這些方程描述了流體的流動、溫度和壓力分布。流場模擬方法主要包

括：

*有限差分法(FDM)：將流場網格化，并在網格節點處求解流體力學

方程。

*有限元法(FEM)：將流場劃分為單元，并在單元內求解流體力學方

程。

*有限體積法(FVM)：將流場劃分為體積元素，并在體積元素邊界上

求解流體力學方程0

固體模擬

固體模擬基于熱傳導方程，描述了固體內部的溫度分布。固體模擬方

法主要包括：

*有限差分法(FDM)：將固體網格化，并在網格節點處求解熱傳導方

程。

*有限元法（FEM）：將固體劃分為單元，并在單元內求解熱傳導方程。

流固耦合

流固耦合將流場和固體模擬相結合，形成完整耦合模型。流場和固體

之間存在以下耦合機制：

*熱耦合：流場中的熱量傳遞到固體，影響固體的溫度分布。

*應力耦合：流場中的壓力和速度梯度對固體施加應力，影響固體的

變形和運動。

*流固界面耦合：流固界面處流場和固體的速度、溫度和應力連續。

流固耦合分析方法

常見的流固耦合分析方法有：

*序列耦合法：流場和固體模擬交替進行，每次迭代使用上一時刻的

邊界條件。

*弱耦合法：流場和固體模擬同時進行，但僅在流固界面處進行信息

交換。

*強耦合法：流場和固體模擬完全耦合，在每個時間步長同時求解流

體和固體方程組。

應用

流固耦合分析廣泛應用于火災蔓延研究，包括：

*預測火勢蔓延速度和規模

*評估結構物的防火性能

*研究火災疏散和滅火策略

*優化建筑物的火災安全設計

優點

流固耦合分析與單向耦合分析相比具有以下優點：

*精度更高：考慮了流場和固體之間的相互影響，提高了模擬的準確

性。

*預測性更強：能夠預測火災蔓延對結構物和人員安全的影響。

*適用范圍更廣：適用于各種火災場景，包括室內火災、外部火災和

野火。

挑戰

流固耦合分析也存在一些挑戰：

*計算復雜度高：由于流場和固體的同時求解，計算成本較高。

*模型不確定性：流固耦合模型受到流場和固體參數不確定性的影

響。

*實驗驗證困難：流固耦合分析需要大量的實驗驗證以確保其準確

性。

發展趨勢

流固耦合分析正在不斷發展，未來的趨勢包括：

*提高計算效率和準確性

*發展多尺度和多物理場模型

*增強實驗驗證能力

*探索人工智能和機器學習技術在流固耦合分析中的應用

第六部分數值模擬方法驗證與不確定性量化

關鍵詞關鍵要點

驗證方法

1.實驗驗證：與實際火災數據進行對比，評估數值模型的

準確性和可靠性。

2.格網敏感性分析：研究格網尺寸對模擬結果的影響，確

定最佳格網尺寸C

3.物質參數靈敏性分析：考察物質熱物理性質的不確定性

對模擬結果的影響，確定關鍵參數。

不確定性量化

數值模擬方法瞼證與不確定性量化

驗證

驗證是評估數值模擬方法對真實物理現象的準確性程度的過程。它涉

及將模擬結果與實驗數據或解析解進行比較。對于火災蔓延模擬，驗

證通常通過以下方法進行：

*實驗室規模實驗：在實驗室設置中進行受控火災實驗，并將其結果

與模擬結果進行比較。

*全尺寸火災試驗：在現實的結構或設施中進行全尺寸火災試驗，并

使用傳感器記錄火災發展。模擬結果應能與實驗數據相匹配。

*解析解：對于某些簡單情況，火災蔓延方程可能存在解析解。這些

解可以用來驗證數值模擬的精度。

不確定性量化

在火災蔓延模擬中，存在許多不確定性來源，包括材料特性、邊界條

件和建模簡化。不確定性量化（UQ）是指量化這些不確定性對模擬結

果的影響的過程。UQ方法包括：

*蒙特卡羅法：一種隨機抽樣技術，用于生成輸入參數的多個樣本。

每個樣本都用于執行一次模擬，從而產生輸出結果的概率分布。

*拉丁超立方體采樣：一種分層抽樣技術，可確保輸入參數樣本的均

勻分布。這有助于減少模擬次數，同時保持結果的準確性。

*靈敏度分析：一種技術，用于確定哪些輸入參數對輸出結果的影響

最大。這有助于識別需要進一步研究或驗證的關鍵不確定性來源。

驗證與不確定性量化的重要性

驗證和不確定性量化對于火災蔓延模擬有以下幾個方面的重要性：

*可信度：驗證有助于建立對所使用模擬方法的信心，并確保模擬結

果是可靠的。

*預測能力：UQ允許量化模擬結果的不確定性范圍，從而對火災蔓

延行為的預測提供更全面的理解。

*模型改進：驗證和UQ可以揭示模擬方法中的缺陷或不足，從而為

模型的改進和優化提供指導。

*決策支持：準確且不確定的模擬結果對于消防安全工程和應急規劃

具有重要的決策支持作用。

*法規合規：在某些情況下，驗證和UQ可能是火災安全法規要求的

一部分，例如在設計疏散系統或防火措施時。

具體示例

例如，在驗證火災蔓延模型時，可以在實驗室中進行受控火災實驗,

并使用熱電偶和煙霧探測器記錄火災溫度和煙霧蔓延。然后，將實驗

數據與模擬結果進行比較，以評估模型對火災行為的準確性。

在不確定性量化方面，可以在火災蔓延模型中使用蒙特卡羅法生戌輸

入參數的多個樣本c每個樣本都用于執行一次模擬，從而產生火災蔓

延速率和煙霧產生率的概率分布。這提供了對模擬結果不確定性的全

面理解，并揭示了模型對輸入參數變化的敏感性。

結論

驗證和不確定性量化對于火災蔓延模擬至關重要，以評估其準確性并

量化其預測能力。這些技術對于模型改進、決策支持和法規合規都至

關重要。持續的研究和開發正在推進驗證和UQ方法，以提高火災蔓

延模擬的可靠性和適用性。

第七部分火災蔓延數值模擬在實際中的應用

關鍵詞關鍵要點

主題名稱：建筑物火災模擬

1.預測火勢蔓延路徑和發展速度，為消防員制定滅火策略

提供依據。

2.評估建筑物耐火等級，優化建筑防火設計，提高人員疏

散效率。

3.分析火災后建筑物的造構穩定性，指導應急處置和災后

重建。

主題名稱：森林火災模擬

火災蔓延數值模擬在實際中的應用

火災蔓延數值模擬在實際中具有廣泛的應用，可以為火災預防、消防

設計和應急處置提供科學依據。主要應用領域包括：

火災風險評估

*建筑火災風險評估：用于評估建筑火災風險，預測火勢蔓延路徑和

煙氣擴散情況，為制定消防安全措施提供依據。

*城市火災風險評估：對城市整體火災風險進行評估，確定高危區域,

制定城市消防規劃和應急預案。

*野外火災風險評估：預測野外火災蔓延趨勢，評估火災對生態環境

的影響，制定森林防火措施。

消防設計

*建筑消防設計：優化建筑內部布局、防火分隔措施和通風系統設計,

提高建筑耐火性能和人員疏散安全性。

*消防水系統設計：確定消防水系統用水量、管網布置和噴頭設置,

滿足火災撲救需求C

*火災探測報警系統設計：優化火災探測報警系統的布置和靈敏度,

提高火災早期發現能力。

火災應急處置

*火災蔓延預測：在火災發生后，利用數值模擬預測火勢蔓延路徑和

煙氣流動方向，指導消防人員部署滅火力量。

*人員疏散引導：通過模擬煙氣流動情況，為人員疏散提供安全路徑,

減少人員傷亡。

*消防戰術制定：根據數值模擬結果，制定針對性的消防戰術，優化

滅火方案，提高滅火效率。

其他應用

*火災事故調查：還原火災發生經過，確定火源和蔓延路徑，為事故

調查提供技術支持。

*消防訓練：借助虛擬現實技術，構建逼真的火災場景，為消防人員

提供沉浸式的訓練體驗，提高實戰能力。

*產品防火設計：評估產品的防火性能，優化產品設計，提高產品耐

火等級。

案例應用

案例1:建筑火災風險評估

北京某高層建筑進行火災風險評估，利用數值模擬技術預測火勢蔓延

路徑和煙氣擴散范圍。結果表明，火災發生時，煙氣迅速上升至上層

樓層，并沿著疏散樓梯和電梯井擴散，對人員疏散構成較大威脅。根

據模擬結果，提出了優化疏散路徑、加強防火分隔和增設機械排煙系

統的改進建議。

案例2：城市火災風險評估

深圳市進行城市火災風險評估，利用數值模擬技術對整個城市進行風

險分區。結果表明，市中心高層建筑密集區域和工業園區火災風險較

高?；谠u估結果，制定了重點區域消防安全整治計劃和應急救援預

案。

案例3：野外火災風險評估

xxx某森林區域進行野外火災風險評估，利用數值模擬技術預測火災

一蔓延趨勢和燃燒強度。結果表明，區域內植被茂密，風力較大，火災

蔓延速度快，森林火險等級較高。根據模擬結果，劃定重點防火區域，

加強巡查和監測，制定火災應急預案。

案例4：火災蔓延預測

上海某倉庫發生火災，消防人員利用數值模擬技術預測火勢蔓延路徑

和煙氣流動方向。結果表明，火勢將沿著特定方向迅速蔓延，并產生

大量濃煙。根據模擬結果，消防人員迅速部署阻擊力量，控制火勢蔓

延