在本教程中，我们将演示如何向模型中的表面添加基本材质属性，以及如何在表面上分层这些属性。在本教程结束时，您将从PyroSim材质库添加材质，添加自定义材质，并创建表示绝缘墙的分层表面。

2.材料

PyroSim中的材质是真实材质属性的表示形式，包括密度、导热系数、发射率和比热。这些属性可用于定义FDS中任一曲面的属性。在更复杂的模型中，材料可用于定义固体材料内部某些液体燃料内部发生的固相反应。这里定义的任一反应可以用来在模拟过程中产生替代反应物质的其他物质。

这显然是一个复杂的话题。本教程将主要介绍如何使用材质的基础知识，并将它们组合成多层表面。

2.1.从PyroSim材质库添加材质

PyroSim预装了从NIST提供的FDS验证分析中收集的材料，并在材料描述中引用了反应的来源供您参考。这个库是有目的地限制的，这里的材料是更多的示例，而不是经过验证的模型。该库应用作构建自己的材质库的起点，而不是数据参考。但是，这些材料足以用于简单的教程和测试模型。

首先：

• 解压缩zip文件：MaterialsandLayeredSurfaces

• 在提取的文件夹中打开文件：importing_geometry.psm

• 在新的PyroSim窗口中，单击“文件”>“另存为”，然后将文件另存为 ：materials_and_layered_surfaces.psm

• 使用“模型>编辑材料”双击导航视图中的“材料”节点打开“编辑材料”对话框。

• 在“编辑材料”对话框中，单击“从数据库中添加”。

现在，您应该会看到一个类似于用于向模型添加反应的对话框。此对话框的工作方式相同，但适用于材质。

• 在右列中，选择材料：GYPSUM、INSULATION

• 单击对话框中间的左箭头，将这些材质添加到左列。

• 单击“关闭”完成向模型添加材质。

图1.将材质添加到模型后的“PyroSim库”对话框。

查看“编辑材料”对话框的“热性能”选项卡，其中选择了如图 2 所示，您可以看到为此材质定义的热属性。您也可以在对话框顶部的“描述”中看到该材料的引文。

图2.“编辑材料”对话框显示刚导入的GYPSUM材料的“热性能”选项卡。

现在，您已从PyroSim材质库向模型添加了材质。它已准备好在您的模型中使用。

2.2.定义自定义材质并将其添加到库中

您需要能够创建自己的材质，以便在自己的模型中使用。将它们存储在自定义库中也很好，这样您就可以在多个模型中引用它们而无需重新创建它们，或者您可以为同事创建共享库。值得庆幸的是，PyroSim提供了这种能力。要创建自己的材质和库：

• 使用马里兰大学材料热属性数据库打开浏览器窗口。这是我们在 PyroSim数据参考页面上引用的众多数据库之一，可通过 PyroSim资源页面访问。

• 在“PyroSim 编辑材料”对话框中，单击“新建”以打开“新建材料”对话框。

• 在“新建材料”对话框中，创建一个名为OAK的新实体材材料，然后单击“正确”。

• 在UMD材料热性能数据库中，在WOODS>~HARDWOOD~>Oak下找到“Oak”的一个条目。

• 将数据库中的密度、比热和电导率输入到“编辑材料”对话框的“热性能”选项卡中。您可能需要引用数据库页面的顶部作为列标题。暂时将发射率和吸收系数保留原样。

• 在“描述”字段中输入有意义的描述，以供将来参考。

• 单击应用以保存更改。

图3.“编辑材料”对话框显示您刚刚创建的OAK材质的“热特性”选项卡。

您现在已经创建了一个自定义材料。现在要做的就是将其添加到库中以在其他模型中使用。为此：

• 在“编辑材料”对话框中，单击“从数据库中添加”。

• 单击创建新库。这将为您创建一个新的文件。

• 在左列中，选择刚刚制作的OAK材料。

• 单击中间的向右箭头以将其添加到右侧的库列中。

• 单击“保存当前库”以显示保存对话框。

• 使用名称保存文件tutorial_library.fds

现在，您已保存新的属性库。现在，您可以在将来使用“PyroSim 库”对话框中的“加载库”按钮引用刚刚保存的库文件。如果将此库文件保存在共享位置（如公司文件服务器），则还可以轻松地与同事共享此库文件。这将允许您轻松地为您的工作流程创建和使用标准材料库。

3.将材料应用于表面

现在您已经定义了一些材料，下一步是在模型中使用它们。您可以通过将这些材料应用于表面来执行，这是相对简单的。为此：

• 在导航视图中双击“Door - Frame”表面。（在“导入几何图形”教程中导入IFC模型时，此表面已作为基本表面导入。）

• 将“表面类型”切换为“层状”。

• 在“材料层次”选项卡中，在“材质层次”表新行中输入。

• 输入0.1m的“厚度”值和1.0 OAK的“材质组成”。

注意：

您可以使用“编辑”按钮输入更复杂的材质合成，从而创建由许多不同材料组成的单个层次。

单击“申请”保存并应用更改。

图4.定义的门框表面。图4.定义的门框表面。

先前输入的“材料”特性现在将应用于模型中使用门框表面的每个对象！

4.将多种材质应用于一个表面

基于单层材质，现在将定义具有多层材质的表面。具体来说，您将制作一个隔热内墙的简单模型，该模型由一层石膏板、一层隔热层和另一层石膏板组成。该过程与您刚才修改的门框表面相似。要执行此步骤：

• 在导航视图中双击“Default Wall Surface”。（此曲面与门框曲面一样是从IFC文件导入的。）将“曲面类型”切换为“分层”。

• 在“材质层次”选项卡中，在“材质层次”表中插入新行。

• 输入“厚度”值0.01m和“材料成分”值1.0 GYPSUM。

• 使用0.09m，1.0 INSULATION和另一个0.01m，1.0 GYPSUM的值重复此过程。

图5.定义完成后的Default Wall墙表面。

您的表面现在应类似于图5。这代表了标准内墙的粗略模型，其间添加了一些隔热层。这些材质特性现在应用于模型中使用默认墙面的所有对象。

此外，此表面的传热计算现在将使用此材料分层来计算热阻和其他属性。材质以“向外向内”的方式应用，这意味着“材质层”表中的顶行是表面法线方向上的外层材质，接下来的每一行都应用在当前行的“下方”。

5.检查差异

要运行模拟并查看结果，请执行以下步骤：

• 使用“运行”图标运行模拟。

• 模拟完成后，单击“时间历史图”图标旁边的箭头，然后选择“绘制设备结果”。

• 切换到“墙温度”图。

如果回顾导入几何体教程的结果，您会发现墙温度是一个常量。这是因为模型中的墙温度探测设备是靠着表面放置的。以前，Default Wall这只是PyroSim中的一个表面，它使用默认的FDS表面类型。正如您从以前的教程中所记载的，此表面是恒定温度，或我们模型中的环境温度。墙温度20°C是默认墙的基准温度。

图6显示，由于您通过材料定义了表面Default Wall的热特性，因此该图不再是固定的默认值20°C。

图6.墙温度探测设备使用新的层状表面Default Wall绘制模型。

6.结论

您现在应该熟悉如何在PyroSim中创建和使用材料和层状表面。