1.研究内容
本研究基于FireFOAM火灾模拟技术及其二次开发,聚焦火灾发展过程中热释放、火焰蔓延、烟气流动、温度场演化及结构受火响应等关键问题,系统构建面向复杂火灾场景的多尺度模拟方法。研究内容涵盖火焰与热羽流行为模拟、火蔓延特征分析以及局部流动与传热机理表征,并结合典型火灾场景,进一步优化相关求解代码与模型模块,提升对复杂边界条件、多物理过程及实际火灾现象的模拟能力。
2.研究意义
以FireFOAM为代表的先进火灾CFD模拟技术在火灾科学研究中具有重要的理论意义、工程价值和应用前景。理论上,可深化对火焰传播、热反馈、烟气卷吸及流固耦合等关键机理的认识,推动火灾动力学研究由现象描述向机制定量分析发展。技术上,通过面向实际问题开展功能编译,可进一步提升火灾模拟工具对复杂场景的适应能力,形成模拟、验证与优化相结合的研究路径,提高复杂火灾问题的分析效率,减少对高成本、大尺度实验的单一依赖。在工程应用层面,本研究可为建筑防火设计、火蔓延风险评估、结构耐火性能分析及火灾应急预案优化提供技术支撑,提升火灾风险预测与防控能力,为城市建筑安全、重大火灾事故防控及消防技术升级提供更加可靠的科学依据。
FireFOAM是由FM Global公司基于OpenFOAM开源CFD平台开发的专业火灾数值模拟工具,以LES大涡模拟为核心,专注于工业与建筑火灾的精细化动力学分析,是火灾领域先进的开源模拟平台之一。
该工具依托OpenFOAM的开源特性,可二次开发定制,核心涵盖湍流、燃烧、辐射传热、材料热解及烟气输运全耦合物理模型,能精准捕捉火焰脉动、烟气扩散、有毒组分生成及材料热解滴落等火灾关键过程。
其优势在于LES大涡模拟的精细度,适配复杂几何场景,支持多相流耦合,广泛应用于工业储罐火灾、高层建筑烟气模拟、锂电池热失控、隧道及航空机舱火灾等场景,兼顾工程评估与机理研究,与FDS相比更侧重复杂燃烧与多相流的精细化模拟,是高端火灾安全研究与工程应用的重要工具。