4. 2D切片

 

4.1 什么是2D切片？

回想一下我们希望通过添加设备来回答的问题，并想一想它们的共同点。无论是门口头部高度的温度，火源上方天花板的温度，还是房间角落的烟雾探测器，这些问题都是在单点寻找数据。如果我们想要更广泛区域的数据，而不仅仅是一个点的数据怎么办？  这就是2D切片（也称为平面切片）发挥作用的地方。2D切片允许您通过记录模型中整个平面的值来记录多个点的气相量值。  

 

在PyroSim中创建2D切片相当容易。您将创建3个不同的切片来回答以下问题：  

1. 整个门口的温度是多少？ 

2. 天花板下方的空气温度是多少？ 

3. 房间内的能见度如何？

 

4.2 定义2D切片

在PyroSim中定义2D切片很容易。要创建切片：

1. 使用“输出>2D切片”运作打开动态平面切片对话框。

此对话框显示一个表。表格中的每一行都定义了一个单独的2D切片。您可以通过在表格中填写一行来定义2D切片。

2. 单击表中左侧初始行的单元格。

3. 在XYZ平面下拉列表中，选择X。

4. 在“平面值”单元格中，输入0.08m。

5. 在气相数据下拉列表中，选择温度。

6. 在“使用矢量？”和“单元格居中？”下拉列表中，选择“否”。

 

 

图7. 添加切片

 

您刚才定义的切片将测量门口开口平面中的温度，该平面与门口温度设备所在的平面相同。要创建其他两个切片。

 

7. 使用以下信息在表中再填写 2 行：

Z，2.53m，温度，是，否

Z，1.75米，可见度，否，是

这些切片分别测量天花板以下的温度和头部高度的能见度。  

 

二维切片现已配置。

 

5. 查看结果

再次运行模拟，以重新计算结果，包括新的“设备”和“2D切片”输出。

 

5.1 查看设备数据

PyroSim提供了一种方便的方式来查看模型中设备的输出数据。默认情况下，FDS将设备数据写入_model_name__devc.csv文件中。PyroSim解析此文件和其他csv文件，以提供时间历史图。

 

要查看您的设备的时间历史图：

1. 单击时间历史图图标旁边的箭头，然后选择绘制设备结果。

 

 

图 8. 门口温度探测设备的时间历史图。

 

窗口左侧的列是模型中所有设备的列表。右侧的图是所选设备的值随时间变化的图。您可以随时使用“文件”>“图像捕捉”运作保存绘图的屏幕截图，这将以当前大小保存绘图的图像。

查看图8中的门口温度图，可以看到门口达到的高温度约为270°C，大约在48秒左右。

 

 

图 9. 天花板温度探测设备的时间历史图。

 

图9显示了天花板温度装置的图。从图中可以看出，在整个模拟过程中，天花板保持在22°C的恒定温度。显然，这不是现实生活中会发生的事情，整个熊熊大火都在燃烧，那么为什么它的读数是22°C呢？

 

此模型中的天花板障碍物应用了默认的INERT曲面。

 

“INERT”表面是一个固定温度等于模型中环境温度的表面。

 

因为我们的模型的环境温度是恒定的22°C，所以表面和记录它的设备也是如此。尝试将天花板表面更改为绝热表面，然后再次运行模型以查看结果的差异。

 

5.2 查看烟雾探测器启动时间

在“时间历史图”对话框中选择烟雾探测器以查看其随时间的输出。

 

 

图 10. 烟雾探测器的时间历史图。

 

图10显示了烟雾探测器的遮挡随时间变化的曲线图。该值以为单位%/m，这是一个行业标准。

 

默认情况下，烟雾探测器将在遮挡值3.24%/m启动。根据该图，我们预计烟雾探测器会在4s标记周围启动。

 

要查看烟雾探测器或任意带设定值的探测设备的确切启动时间（稍后将介绍），您需要在文本编辑器中打开运行模拟时由FDS创建的model_name.out文件。在这个文件的底部，你会发现一个设备启动时间部分。在本文中，您可以看到烟雾探测器的启动时间正好为4.2秒。

 

 

图 11.显示烟雾探测器启动时间的model_name .out 文件

 

我们还可以在PyroSim结果查看器中验证这一点。顶部打开结果查看器：

 

1. 单击查看结果按钮。

在结果查看器打开的情况下，通过房间的门口查看烟雾探测器。

 

 

图12. 结果查看器中的烟雾探测器

 

图12显示了“结果查看器”中烟雾探测器的3D表示。探测器上的绿色指示灯表示它尚未启动。按播放按钮将时间提前到4.2秒，并注意到探测器的灯光变为红色。这表明探测器已启动，就像我们预期的那样。

 

 

图13. 烟雾探测器在4.2秒时启动。

 

5.3 查看2D切片数据

5.4 门口温度切片

2D切片数据也可以在结果查看器中查看。要查看我们为门口温度设置的切片：

 

1. 在“结果查看器导航视图”中，展开“2D切片”部分。

2. 在“2D切片”下展开“温度”。

3. 双击X = 0.080条目以显示门口温度切片。

注意：您可以使用侧视图快速将视图与该特定切片对齐

 

 

图 14. 启动的2D切片，带有颜色条。

 

现在您应该看到2D切片平面，屏幕右侧有一个颜色条。然而，如果将颜色条与图8中的门口温度设备结果图进行比较，则颜色条的范围会大不相同。这是因为颜色栏使用了《结果用户手册》中的默认百分比（四舍五入）设置。要对此进行更改，请执行以下运作：

 

4. 使用“分析”>“FDS开始选项”运作打开“FDS开始选项”对话框。

5. 将“数据范围”从“百分比（四舍五入）”更改为“全局”。

 

颜色条现在应该与图 8中的范围相似。您可以单击颜色栏以突出显示特定值。为此：

 

6. 左键单击颜色条以将高亮值设置为200°C。

 

注意：您还可以在FDS开始选项对话框中设置突出显示的值，也可以通过双击颜色条来访问该对话框。

 

7.  按播放按钮查看随时间变化的切片结果。

 

 

图 15. 门口温度切片的回放结果。

 

正如您在图15中所见，该200°C值在播放结果中以黑色突出显示。  

 

5.5. 天花板温度切片

查看其他切片与第 6.4 节基本相同，但是这些切片中的有用信息被我们模型的几何结构隐藏了。要查看天花板温度切片的结果：

 

1. 双击PyroSim几何隐藏模型几何体。

2. 启用Z = 2.530温度切片。

 

注意：您可以同时启用多个2D切片，只要它们显示相同的值即可。

您现在应该在3D视图中看到门口温度和天花板温度切片。

 

 

图 16. 门口温度和天花板温度切片显示在同一窗口中。

 

因为您在“使用矢量？”列中选择了“是”，还为该切片创建了一个附加的2D切片矢量对象。这些可以覆盖在现有2D切片的顶部，但是单独显示它们可能更清晰。要显示这些矢量：

 

3. 隐藏启用的温度切片。

4. 在2D切片 > 温度下，双击该Z=2.530对象。

 

您现在应该看到温度的矢量图。因为温度是一个标量，所以矢量的长度和方向表示该单元格中流体流动的相对速度和方向。矢量的颜色显示数量的值，显示在颜色条中。( McGrattan 等人 2021, 294-295 )

 

注意：您可以在“结果”窗口的左下角调整矢量的长度、粒度和厚度。

 

 

图 17. 天花板温度矢量的回放。

 

5.6 可见度切片结果

显示可见度切片结果与第5.5节中的天花板温度切片很相似。这里需要注意的是，因为您在“以单元格为中心”中选择了“是”？列定义切片时，结果将看起来像块。这是因为默认情况下，切片是在单元角点插值的，以便平滑结果图。将切片定义为以单元格为中心将禁用此插值，因此各个单元格之间的值将急剧变化。要显示可见性切片，请执行以下运作：

 

1. 双击“2D切片>SOOT可见性”下的Z=1.795[以单元格为中间]对象。

2. 右键单击颜色条以禁用为先前切片设置的突出显示。

注意：在FDS开始选项对话框中启用反转颜色选项可能会使可见性切片显示更直观，使蓝色“好”或更高的可见性，红色“差”或更低的可见性。

 

 

图 18. 可见度切片的回放。

 

六、结论

就是这样！您现在应该熟悉如何为您的模拟创建额外的基本数据输出，以及如何在结果查看器中查看这些输出。PyroSim和FDS中还有许多其他类型的数据输出可用，但是这些将在更高等的教程中介绍。