SMARTFIURE基于CFD的某商场火灾的模拟研究(4)

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4、用火不慎引发火灾。[23]各大综合性商场的争先出现，大大的吸引了顾客们的注意力，同时也方便了人们的生活。特别是带有餐厅的综合性商场，火是必不可少的使用工具，但厨师或营业人员的用火不当，很有可能把火从帮助人的工具变成杀害人的凶手。

2.2 商场火灾引发重大损失的原因

从大量的火灾事故案例中，我们可以得出这样一个结论，商场一旦发生火灾，火势会很难控制，将给我们带来巨大的损失。细想其缘故，大致有以下几个共同的因素。

1、商场在营业时顾客云集，人头攒动，在公共场所中人员密度及流动量的排行榜上居高不下。特别在节假日期间，某些大型商场每天的来往人次可达数万人之多。[24] 人流量大且集中，发生火灾时，极易造成骚动，引发踩踏等二次事故，伤亡惨重。

2、商场结构复杂，所包含店铺较多，商品被集中摆放在自选柜台或货架上，[9]造成通道狭窄。所以若在营业期间发生火灾，强烈的逃生意识会使人群慌乱，导致安全通道极其拥堵，也为疏散增加了难度，从而导致伤亡。

3、商场货物种类繁多，大多数都是可燃物，燃烧后产生的浓烟，不但严重影响可见度，使人无法在灾情中选择正确的逃生方向，还有极大的窒息危险，造成人员的伤亡。 [25]根据有关专业数据表明，火灾中因窒息而导致人员死亡的数量大致占总人数的 80%。 [26]

3 火灾模拟的 CFD 理论基础

3.1 火灾模型

从计算机技术的诞生开始，人们就有了利用数值模拟的方法研究火灾产生与蔓延规律的想法。早在一个世纪以前，就有科学家研究出包括质量、动量及能量守恒方程的基本守恒方程。但由于火灾问题复杂且繁琐，再加上当时技术的局限性，迟迟没能实现数值模拟的设想。Hoyt Clarke Hottel 曾说过：世界上最难理解的两种自然现象就是火与生命。[27]近些年来科学和技术的飞速发展，各式各样的火灾模型开始出现，这些模型都以动量守恒、质量守恒及能量守恒等物理定律为基础，对工作环境和实际需要进行了综合的考虑，目前大约有三四十种的模型已经基本成熟。现在常用的火灾模拟类型主要有经验模拟、区域模拟、网络模拟和场模拟四类。

（1）经验模拟（Experiential Model）经验模拟是建立在实验测定的数据和经验的基础上，将现有经验公式和计算机技术

结合的产物。从最初的火灾实验开始到现在，研究人员已经得出了各种各样的数据，形成一个庞大的数据库。利用计算机独到的数据处理能力对这些数据进行整合，处理，总结出经验公式，应用于经验模型中。最终以生动形象的图片及动画将火灾具体的发展过程及各个过程的特点清楚明白的展示到大家的面前。常见的经验模型有 FPETOOL， ARGOS，分别由美国及丹麦的火灾研究所开发。来.自/751论|文-网www.751com.cn/

（2）区域模拟（Zone Model）现如今世界上的区域模拟已经达到比较成熟的高度。该模拟通常把所研究的空间划

分为上（热层）下（冷层）两个区域，并且假定两个区域内的状态参数均匀一致。根据质量、能量守恒定律推导出的常微分方程，来表达区域、边界及火源之间的质量及能量交换。20 世纪 70 年代，Emmons 教授首次提出了区域模拟这一概念。1983 年，Quintere 以区域模拟的论点为基础，建立了室内火灾发展模型，此后这种模型开始了不断演化和发展