福建省泉州市永春县公安消防大队 362600
摘要：随着信息时代的到来，计算机模拟技术在火灾调查中得到应用。运用计算机模拟技术开展火灾调查成为现代火灾研究的主导方向。通过建构火灾数学模型实现数值模拟，做好火灾事故的模拟分析，从而还原火灾场景。本文主要就计算机模拟技术在火灾调查中的应用进行分析，以期更好地积累经验，规避火灾。
关键词：计算机；模拟技术；火灾调查；应用分析
火灾作为常见灾害，危及群众生命财产安全，因此做好火灾调查具有现实必要性。随着法制建设的推进，公民法制意识提升，也加大对社会火灾调查的关注。火灾调查准确与否将直接成为对应民事诉讼与行政诉讼的焦点，因此火灾调查必须谨慎到位。我国各地区火灾调查依然是经验半经验的做法。而信息技术带来计算机的科技运用，火灾模拟研究逐渐深入。火灾动力学模拟软件和数值模拟技术在火灾调查中发挥重要作用。
一、火灾调查中数值模拟技术的几种模型
计算机技术在火灾调查中的应用是火灾调查工作开展的一大主导方向，也是火灾调查研究改革的成果。通过数值模拟，建立火灾数学模型，带动火灾科研发展。数学模型是计算机数值模拟技术的核心，不同的数学模型，使用范围内其计算结果是合理的。近几年我国火灾数值模拟技术不断更新完善，也出现了更加多样的火灾数学模型。比较成熟的有网格模型、区域模型、经验模型和场模型。而本文简单介绍这几种模型后重点分析场模型。场模型又叫火灾动力学模拟软件（FDS）。
（一）火灾数值模拟技术之网格模型
网格模型就是将建筑物作为系统，每个封闭空间是网络节点，通过空气流通将网络节点相连，基于能量守恒定律实现对建筑物内空气流动、压力分布及烟气播散等情况的查明，进而指导做好建筑物内火灾安全的系统分析。
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（二）火灾数值模拟技术之区域模型
区域模型是对研究的受限的空间划分为不同的区域，对应区域各种物理参数是相同的，区域与区域之间，区域及边界火源之间可以发生质能交换。在区域模型中，房间被分为上下两部分，其中下面部分为冷空气层，而上面部分为热烟气层，区域模型作为简化的物理模型，主要是模拟火灾发生的过程，对火灾后期烟气蔓延情况也有一定的分析作用。现在已经被广泛应用于火灾危险性的判断及消防工程设计分析中。
（三）火灾数值模拟技术之经验模型
经验模型顾名思义就是对获取的数据及经验作为火灾模拟的数据参考。主要运用数学原理，综合了物热性参数建立数学模型。近几年社会对火灾关注度提升，火灾研究深入，火灾数据经验不断累积，数据及经验建立模型实现了火灾发展过程的完整评估。
（四）火灾数值模拟技术之场模型。
场模型就是火灾动力学模拟。简称FDS。其火灾模拟的原理是状态参数的分布计算。通过计算机技术，准确计算火灾发展中各个参数的分布及变化情况，复杂的变量被引入到场模型中，从而计算出火灾发展过程中的参数变量。场模型是当前研究受限空间火灾发展的全过程中最为精确的数学模型。
二、火灾动力学模拟软件FDS的运用研究
时代的发展使得计算机模拟技术逐渐成为火灾调查的主手段之一。通过火灾实验研究，往往消耗大量的人力物力，而使用计算机模拟技术，主要是捕捉火灾发展过程中的各个参数进行合理计算，进行火灾场景的模拟还原。其大大缩短了火灾调查的研究周期，也降低了研究成本。将计算机数值模拟技术应用于火灾调查中，优势明显，备受关注。
其作为美国国家标准与技术研究院的开发成果，改造性强。这也是其在火灾计算机模拟中广泛应用的前提。其通过计算机技术，可以对火灾发展过程中对应的温度及有毒气体浓度分布有着精准的定位分析。充分运用了流动力学的理念，因此被称为火灾动力学模拟技术。在具体的使用中，其根据基础网格选择对应模型。在使用直接数值计算时，可以实现对氧气及燃料扩散的直接模拟，采取大涡模拟计算时，可以很好地解决氧气及燃料扩散模拟的问题。
它将建筑物空间分割成为大量细小的网格，利用数值方法求解改革守恒的控制方程，因此可以精确预测火灾发生时对应的火场压力、温度及速度等物理性数据。只需要简单地输入数据，就可以进行火灾情况的模拟，适合形状复杂的建筑空间及大型建筑的火灾模拟。
三、火灾动力学模拟软件具体实现过程
其实现主要分三步。首先其输入文件，输入文件中包含数字网格大小，包含计算域大小，包含火源设定，包含材料热物性，包含边界条件，包含热释放速率，包含计算域内几何形状等等。其次FDS运行，获得输出文件。其输出的参数有压力、密度、燃烧物的浓度、热释放度等。在进入到计算环节之前，必须确定要获得哪种数据，在输入的文件夹中提前设定。对应的计算结果输出的形式是多种多样的，其可以获取任意点的参数，并获得其改位置而引发的变化趋势。可以获得二维平面中任意位置参数的变化，可以获得特定参数在三维图形中的信息。最后分析FDS输出的文件。运用计算机技术，借助FDS进行火灾事故现场的模拟分析，从而进一步计算出火灾发生过程中的各种对应参数，为火灾现场的真实判断提供指导。
使用该动力学模拟软件建立数学模型，然后在真实的火灾调查事故中加以运用，实现了火灾事调查的稳步推进。在建构数学模型时，必须掌握详细的建筑物资料，主要是建筑物自身的建筑材料，建筑尺寸及建筑装修材料、火灾天气情况及通风条件等。这些数据与资料完全可以通过火灾调查部门获取。运用FDS数值模拟技术可以对引起火灾的可能起火点建立火灾场景并进行模拟计算。从而计算出火灾现场建筑物关键位置对应的火场温度，烟气的高度、现场可见度及一氧化碳、氧气等浓度。模拟计算结果对照火灾现场数据，进一步缩小起火点的排查范围，也为火灾起火原因的调查提供数据参考。在动力火灾数值模拟技术的支持下，我们可以还原判断火灾发生的过程，科学推测判断着火点。更有助于后期火灾调查报告的填写完善，从而推动火灾调查工作的开展。
结束语：
随着城市建设步伐的加快，社会对消防管理关注力度不断加大。而火灾调查作为消防管理的重要一环，必须引起社会关注。而火灾调查的目的是对火灾起火原因的分析，从而核定火灾对应的损失，进一步查明火灾事故责任。但是火灾起火原因是多元的，而且火灾现场具有复杂性隐蔽性的特征，再加上一些其他因素的干扰，火灾调查工作往往难度较大，精准性不高。而利用计算机素质模拟技术可以实现对火灾数值的科学模拟，还原火灾现场，帮助火灾调查人员探明火灾发生原因，有助于火灾调查的顺利开展。
参考文献
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论文作者:卢文清
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/13
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