一种火场环境模拟与虚拟构造方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种火场环境模拟与虚拟构造方法及系统，该方法包括：获取建筑物的平面图和立面图，构建所述建筑物的建筑物三维模型，将所述建筑物三维模型划分为多个区域，并为每个区域设置尺寸和位置，其中，所述多个区域包括：多个房间、多个走廊和多个楼梯；设置火源位置和火源信息，设置火场环境模拟模型，并模拟烟气的质量随时间和空间的变化、烟气的速度随时间和空间的变化、烟气的温度随时间和空间的变化、烟气中其他物质浓度的变化和烟气总质量浓度随时间的变化，其中，所述火场环境模拟模型由质量变化模型、速度变化模型、温度变化模型、其他物质变化模型和总质量浓度变化模型组成。成。成。

【技术实现步骤摘要】
一种火场环境模拟与虚拟构造方法及系统


[0001]本专利技术属于火场环境模拟与虚拟构造
，更具体地，涉及一种火场环境模拟与虚拟构造方法及系统。

技术介绍

[0002]火场烟雾模拟是一种用于模拟火灾爆发后烟雾传播和扩散的技术。这种模拟通常是基于数值模型，结合火场的特定参数，如火源的位置、燃烧速率、风向风速、建筑物结构等。利用这些信息，模拟软件可以预测火灾发生后烟雾的扩散范围和路径，帮助消防部门做出更明智的应对和疏散决策。
[0003]但是现有技术中对多区域复杂环境的火场烟雾模拟精确度不够。

技术实现思路

[0004]为解决以上技术特征，本专利技术提出一种火场环境模拟与虚拟构造方法，包括：获取建筑物的平面图和立面图，构建所述建筑物的建筑物三维模型，将所述建筑物三维模型划分为多个区域，并为每个区域设置尺寸和位置，其中，所述多个区域包括：多个房间、多个走廊和多个楼梯；设置火源位置和火源信息，设置火场环境模拟模型，并模拟烟气的质量随时间和空间的变化、烟气的速度随时间和空间的变化、烟气的温度随时间和空间的变化、烟气中其他物质浓度的变化和烟气总质量浓度随时间的变化，其中，所述火场环境模拟模型由质量变化模型、速度变化模型、温度变化模型、其他物质变化模型和总质量浓度变化模型组成。
[0005]进一步的，所述质量变化模型为：，其中，为烟气的密度，为时间，为烟气的速度场，为除产生初始火源的物质之外的其他物质的质量源项。
[0006]进一步的，所述速度变化模型为：，其中，为烟气的密度, 为时间，为烟气的速度场,为烟气的动力粘度，为重力加速度，为其他的外部力。
[0007]进一步的，所述温度变化模型为：，其中，为烟气的密度, 为时间，为烟气的速度场,为烟气的温度，为烟气的热导率，为除初始火源的其他热源项产生或吸收的能量。
[0008]进一步的，所述其他物质变化模型为：
，其中，为烟气中其他物质的质量浓度，为时间，为烟气的速度场，为烟气中其他物质的扩散系数，为烟气中其他物质的源项。
[0009]进一步的，所述总质量浓度变化模型为：，其中，为烟气的总质量浓度，为时间，为初始火源的烟气释放率，为烟气的质量消耗率。
[0010]进一步的，采用时间步进算法进行数值模拟，模拟火场烟气的传播过程，其中，时间步进算法为显式欧拉方法。
[0011]进一步的，还包括：为每个区域设定边界条件，所述边界条件包括墙壁、地板和天花板的表面的热通量和质量传递。
[0012]进一步的，还包括：获取每个区域的材料热传导系数和密度，同时设置室内外气温差和通风系统的风速，用于描述建筑物内的空气流动情况。
[0013]本专利技术还提出一种火场环境模拟与虚拟构造系统，包括：三维建模模块，用于获取建筑物的平面图和立面图，构建所述建筑物的建筑物三维模型，将所述建筑物三维模型划分为多个区域，并为每个区域设置尺寸和位置，其中，所述多个区域包括：多个房间、多个走廊和多个楼梯；模拟模块，用于设置火源位置和火源信息，设置火场环境模拟模型，并模拟烟气的质量随时间和空间的变化、烟气的速度随时间和空间的变化、烟气的温度随时间和空间的变化、烟气中其他物质浓度的变化和烟气总质量浓度随时间的变化，其中，所述火场环境模拟模型由质量变化模型、速度变化模型、温度变化模型、其他物质变化模型和总质量浓度变化模型组成。
[0014]进一步的，所述质量变化模型为：，其中，为烟气的密度，为时间，为烟气的速度场，为除产生初始火源的物质之外的其他物质的质量源项。
[0015]进一步的，所述速度变化模型为：，其中，为烟气的密度, 为时间，为烟气的速度场,为烟气的动力粘度，为重力加速度，为其他的外部力。
[0016]进一步的，所述温度变化模型为：，其中，为烟气的密度, 为时间，为烟气的速度场,为烟气的温度，为烟气
的热导率，为除初始火源的其他热源项产生或吸收的能量。
[0017]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术通过获取建筑物的平面图和立面图，构建所述建筑物的建筑物三维模型，将所述建筑物三维模型划分为多个区域，并为每个区域设置尺寸和位置，其中，所述多个区域包括：多个房间、多个走廊和多个楼梯；设置火源位置和火源信息，设置火场环境模拟模型，并模拟烟气的质量随时间和空间的变化、烟气的速度随时间和空间的变化、烟气的温度随时间和空间的变化、烟气中其他物质浓度的变化和烟气总质量浓度随时间的变化，其中，所述火场环境模拟模型由质量变化模型、速度变化模型、温度变化模型、其他物质变化模型和总质量浓度变化模型组成。本专利技术能够通过对火场进行建模，并且通过火场环境模拟模型，能够对火场中的烟雾进行准确模拟。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例1的方法的流程图；
[0019]图2是本专利技术实施例2的系统的结构图；
[0020]图3是本专利技术火场烟雾模拟图。
具体实施方式
[0021]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
[0022]本专利技术提供的方法可以在如下的终端环境中实施，所述终端可以包括一个或多个如下部件：处理器、存储介质和显示屏。其中，存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。
[0023]处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分，通过运行或执行存储在存储介质内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储介质内的数据，执行终端的各种功能和处理数据。
[0024]存储介质可以包括随机存储介质(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储介质(Read
‑
Only Memory，ROM)。存储介质可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。
[0025]显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。
[0026]本专利技术公式中所有下角标只为了区分个参数，并没有实际含义。
[0027]除此之外，本领域技术人员可以理解，上述终端的结构并不构成对终端的限定，终端可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件，在此不再赘述。
[0028]实施例1如图1所示，本专利技术实施例提供一种火场环境模拟与虚拟构造方法，包括：步骤101，获取建筑物的平面图和立面图，并使用CAD软件等构建所述建筑物的建筑物三维模型，将所述建筑物三维模型划分为多个区域，并为每个区域设置尺寸和位置，其中，所述多个区域包括：多个房间、多个走廊和多个楼梯，这些区域将在后续模拟中用于设定边界条件和材料性质，关于材料性质，本实施例获取建筑物内不同区域的材料热传导系
数λ和密度ρ，同时设置室内外气温差ΔT和通风系统的风速u_v，用于描述室内的空气流动情况；初始条件设置：设定初始时间t=0时刻的烟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火场环境模拟与虚拟构造方法，其特征在于，包括：获取建筑物的平面图和立面图，构建所述建筑物的建筑物三维模型，将所述建筑物三维模型划分为多个区域，并为每个区域设置尺寸和位置，其中，所述多个区域包括：多个房间、多个走廊和多个楼梯；设置火源位置和火源信息，设置火场环境模拟模型，并模拟烟气的质量随时间和空间的变化、烟气的速度随时间和空间的变化、烟气的温度随时间和空间的变化、烟气中其他物质浓度的变化和烟气总质量浓度随时间的变化，其中，所述火场环境模拟模型由质量变化模型、速度变化模型、温度变化模型、其他物质变化模型和总质量浓度变化模型组成，其中，所述质量变化模型为：，其中，为烟气的密度，为时间，为烟气的速度场，为除产生初始火源的物质之外的其他物质的质量源项；所述速度变化模型为：，其中，为烟气的密度, 为时间，为烟气的速度场,为烟气的动力粘度，为重力加速度，为其他的外部力；所述温度变化模型为：，其中，为烟气的密度, 为时间，为烟气的速度场,为烟气的温度，为烟气的热导率，为除初始火源的其他热源项产生或吸收的能量；所述其他物质变化模型为：，其中，为烟气中其他物质的质量浓度，为时间，为烟气的速度场，为烟气中其他物质的扩散系数，为烟气中其他物质的源项；所述总质量浓度变化模型为：，其中，为烟气的总质量浓度，为时间，为初始火源的烟气释放率，为烟气的质量消耗率。2.如权利要求1所述的一种火场环境模拟与虚拟构造方法，其特征在于，采用时间步进算法进行数值模拟，模拟火场烟气的传播过程，其中，时间步进算法为显式欧拉方法。3.如权利要求1所述的一种火场环境模拟与虚拟构造方法，其特征在于，还包括：为每个区域设定边界条件，所述边界条件包括墙壁、地...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱强华，谢向荣，顾东明，黄晓明，金晶，王璞，李文林，王瑶，廖东荣，
申请(专利权)人：宁波麦思捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：