1.概述

在本教程中，我们将演示如何在PyroSim中对一些基本的消防系统进行建模。本教程将教您PyroSim提供的建模工具的基础知识，而不是消防工程背后的工程方法。我们还将演示如何使用控制来配置您的PyroSim模型从而使模型对自身状态作出变化。

 

2.简介

消防系统是设备的组合，例如灭火、报警和烟雾控制系统，串联使用以保护给定空间及其人员免受火灾。这些系统通常在设计火灾场景中建模，以确保符合规范要求，更重要的是，确保它们在保护人员方面发挥作用。值得庆幸的是，PyroSim和FDS提供了对各种消防系统进行建模的工具，包括自动喷水灭火器，烟雾探测器，警报和通风系统。

此外，PyroSim和FDS还提供了称为控制的工具，允许您配置模型以对其自身的状态变化做出反应。这方面的一个例子可能是在警报系统关闭时打开内门，以模拟人员在火灾警报期间打开门离开建筑物。

我们将在之前的 PyroSim基础教程中创建的模型中对简单的消防系统和简单的控制进行建模。

 

3.洒水器

创建我们的消防系统首先是创建洒水器。PyroSim中的洒水器是专门的装置，一旦满足触发条件，它们就会生成水粒子来抑制火灾。默认情况下，洒水器由温度链路触发。温度链接允许您指定喷水灭火器制造商提供的喷水灭火器属性，以便尽可能真实地对喷水灭火器进行建模。然后，FDS在其响应时间指数算法中使用这些参数来模拟洒水器启动。像我们之前讨论过的其他对象一样，您可以创建温度链接库，以便在项目中轻松重用链接。

 

我们将使用PyroSim提供的默认通用温度链接。这些通用链接并非用于对任一特定洒水器进行准确建模，而仅用作有效通用配置的示例。

注意：

温度链接并不是只有启动洒水装置的一种方法。它们也可以根据数量值启动。当选择数量时，洒水器在测量该值时充当点设备，一旦该值达到您设置的粒子量，洒水器将启动。

 

3.1.创建洒水器

要在模型中创建洒水器：

• 使用“探测设备”>新建喷淋。

• 在“喷水装置”对话框中，将名称更改为洒水器，并将“位置”设置为X=11.0m，Y=20.5m，Z=11.8872m

• 将启用设置为温度链接，并在下拉列表中选择“通用商业链接”

• 单击“确定”创建洒水器。

 

图1.创建洒水器。

 

该洒水喷头将在通用商业链接中设置的68.33°C动作温度下启动，并分散水滴以抑制模型中的火灾。

 

4.通风口

通风口是2D平面，允许我们将一组边界条件应用于模型中的像元。在本教程中，我们将创建一个通风口来充当基本的烟雾控制系统。此模型中的几何形状不代表机械通风空间，因此该通风口的位置将不实现，但它将展示如何使用PyroSim中提供的工具设置这样的通风口。

 

4.1.创建通风口

在创建通风口之前，我们需要定义我们希望应用的边界条件。我们通过定义表面来做到这一点。要定义此表面：

• 使用“模型>编辑表面”打开“编辑表面”对话框。

• 单击“新建”打开“新建表面”对话框。

• 输入名称“Exhaust”，并将“界面类型”设置为“排气”

• 在表面的“气流”选项卡中，将“指定体积流量”字段设置为排气 10.0m³/s.

• 单击“确定”保存表面。

 

 

图2.为排气口创建表面。

 

现在，边界条件已设置为与通风口一起使用。要创建通风口：

• 使用“模型”>“新建通风孔”创建一个新通风口

• 在“通风属性”对话框中，指定通风孔ID为“Exhaust”

• 将“表面”下拉列表设置为刚创建的表面

• 切换到“几何图形”选项卡

• 在“几何体”选项卡中，将“平面”设定为X，并将其设定为值14.06m

• 将“Min Y”设定为21.0m

• 将“Max Y”设定为22.0m

• 将“Min Z”设定为11.3m

• 将“Max Z”设定为11.8m

• 单击“确定”创建通风孔。

 

图3.创建排气口。

 

您刚刚创建的通风口应该出现在门障碍物旁边的墙上。当启用时，该通风口将从它接触的单元中排出气体。但是，在真正的烟雾控制系统中，该通风口不会一直处于活动状态。只有当在建筑物中监测到烟雾时，它才会启动。为了在我们的模型中实现此行为，我们将使用控制系统。

 

5.控制

顾名思义，控制用于控制模型中各种对象的状态。大多数对象都具有可以使用控制管理的状态。在此示例中，我们将创建两个控制。一个控制将启动您在上一节中创建的通风口，另一个控制将停用模型中的障碍物，模拟人员打开门并疏散火灾。

 

5.1.创建控制

首先，我们将为通风口Exhaust创建一个控制。要创建此控制，请执行以下步骤：

• 使用“探测设备>编辑控制装置”打开“控制”对话框。

• 单击“新建”打开“新建控制”对话框。

• 称新控制为Exhaust Control，并将“控制类型”设置为“启用”。

• 单击“确定”创建控制。

• 选中后，将输入类型设置为监测器。

• 将要执行的动作设置为启用。

此时，控制已创建并准备好进行配置，但它当前不控制任一内容。

• 在“控制”对话框的文本框中，单击一个超链接以打开搜索构件。

• 搜索“Exhaust”，然后单击您在上一节中创建的通风口旁边的复选框，然后单击确定。

• 在文本框中，单击the Second超链接，然后单击烟雾探测器旁边的复选框，然后单击“确定”。

• 在文本框中，选择后一个超链接并将滞后时间设置为，然后按30.0s输入。

• 单击“确定”保存控制。

 

 

图4.创建排气控制。

 

此控制现在控制通风口。它将在到达烟雾探测器阈值后30秒启用通风口。启动后，通风口将提供表面定义中定义的流量，以排出房间内的烟雾。

控制的另一个用途是控制模型中的几何图形，以模拟门打开/关闭或由于热量而破裂的窗户等情况。让我们创建另一个快速控制，以便在动作5秒后禁用障碍物。为此：

• 创建另一个名为Door Control的控制

• 将“控制类型”设置为“探测器”，将要执行的动作设置为“无效”

• 使用通风口控制从中学到的方法，配置控制门，使其在烟雾探测器动作时停用障碍物，滞后时间为5.0s

 

图5.创建门控制。

 

现在，您的模型具有另一个控制，该控制将在动作5秒后禁用障碍物，模拟一个人打开门以疏散房间。

 

6.结果

我们简单的消防系统的建模现已完成。下一步是运行模拟并查看结果。

 

6.1.设备和控制结果

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“绘制探测器结果”。

• 选择设备并查看图表。

如图 6 所示，洒水器默认记录温度。如图表数据所示，温度持续上升，直到t=30s，此时它超过了温度链接的通用商业链接模型的默认68.33°C动作温度。在这一点上，我们可以假设洒水器启动以抑制火灾（我们将在稍后验证确切的时间）。

图6.洒水器的时间历史图。

 

• 关闭时间历史图窗口，然后单击时间历史图图标旁边的箭头，然后选择绘制控制结果。

• 选择控制并查看图表。

 

如图 7 所示，控制根据其状态提供数据。-1值表示未启用，1值表示已启用（有关此内容的更多信息，请参阅下面的注释部分）。有了这些信息，似乎在模拟中大约37秒处启用。鉴于我们将此控制配置为在烟雾探测器后30秒启动，我们可以推断烟雾探测器在大约7秒时运作。同样，我们将在稍后验证确切的动作时间，但这似乎表明我们的模拟行为符合预期。

图7.Exhaust Control控制的时间历史图。

 

• 选择控制并查看图表。

 

似乎也按预期行事。从图8 中，您可以看到控制Door Control似乎在大约12秒内动作。鉴于它是在探测设备动作后设置的5秒滞后，则再次显示烟雾探测器大约7秒运作。

图8.Door Control控制的时间历史图。

 

• 关闭时间历史图窗口，然后使用分析>打开结果文件夹。

• 在Windows资源管理器中，双击fire_prection_systems.out文件以在Windows记事本中打开它。

• 滚动到文件底部，转到标记为“设备活跃时间”和“控制活跃时间”的部分。

 

图9显示了模型中探测设备和控制的确切活动时间。如您所见，洒水器在t=30.4s启动，烟雾探测器在t=7.3s动作，控制Door Control在t=12.3s动作及控制Exhaust Control在t=37.3 s动作。所有这些值都与预期一致。

 

注意：

“控制活跃时间”部分中的“F”或“T”表示控制的初始状态。标有“F”的控制是配置为在控制动作时停用其他对象的控制。当它们的值为-1时，它们控制的对象处于活动状态，当它们的值为1时，这些对象被停用。用“T”表示的控制以相反的方式工作。

 

图9.显示模型中设备和控制活跃时间的.out文件的屏幕截图。

 

6.2.3D控制结果

接下来要做的是以3D形式查看这些结果。为此：

• 打开PyroSim结果查看器，方法是单击“运行模拟”对话框中的“显示结果”，或单击“查看结果”图标。

• 使用“视图>楼层设置”打开“楼层设置”对话框。

• 在“楼层可见性”下拉列表中，选择9.14或楼层4。这是PyroSim预处理器中定义的标高，仅以米为单位。

• 通过平移和旋转相机来定位感兴趣的房间。

• 按下播放图标开始播放结果。

• 在未选择结果可视化的情况下（打开“结果查看器”时的默认设置），回放将显示模型中发生的任一几何图形更改。如图10所示，障碍物被停用，通风口在适当的时间被启动。播放在模型中的后一个几何事件之后停止，本模型中，这是在t=37.4s时启动通风口。

 

 

图10.显示模型中控制启用的回放。

 

现在让我们看看模型的完整回放。

• 双击 3D烟雾和粒子可视化以在3D回放窗口中启用它们。

• 按播放图标开始播放结果。

 

如图 11 所示，我们模型中的消防系统和控制按预期工作。火灾开始后不久，烟雾探测器动作，触发门的打开，模拟人员的疏散。一旦火将洒水器加热到68.33°C，洒水器就会被启动并开始洒水以帮助灭火。在烟雾探测器动作30秒后，排气口被启动，有助于从房间中扫除大量烟雾。

 

 

图11.完整回放展示模型的所有结果。

 

7.结论

您现在应该熟悉如何在PyroSim中对消防系统和控制进行建模。这些系统显然比这里介绍的简单系统复杂得多，因此先在小型、个别、快速运行的模拟中测试您的系统，然后再在较大的模拟中尝试它们。它将为您节省大量时间和报错，并有助于确保您的完整模型按预期运行。