哈尔滨秋林商厦的火灾和疏散模拟仿真研究（中期报告）

论文题目哈尔滨秋林商厦的火灾和疏散模拟仿真研究选题来源口国家级、D省部级、口厅局口工程设计、口理论研究、口实验研级、口横向、☑自拟论文类型究、☑计算机软件、口综合论文中期检查日期2024年4月29日是否涉密口是☑香一、研究内容1、课题主要研究内容本文以哈尔滨秋林商场为研究对象，通过计算机软件的模拟计算，分析了了一些火灾发生时的主要现象的发展情况。在火灾与疏散仿真模拟软件结合，不同着火点不同起火原因的对比下，最终得到更为真实、可靠、可作为决策者使用的模拟结果，将购物中心的火灾与人员疏散现场更真实地呈现出来。第一部分通过分析相关资料文献，研究现有的购物中心火灾疏散仿真传统办法，参考其他建筑领域中模拟的实用价值，提出将Pyr©sim应用于购物中心的火灾与人员疏散仿真研究。第二部分以哈尔滨秋林商场为研究对象，结合现场调研和相关数据，建立符合真实现场环境的模型，利用Pyrosim建模软件。介绍了Pyrosim及其在应用方面的特点。分析了Pyrosim在火灾和疏散方面的优势，为得到准确，合理的模拟分析结果提供支持。第三部分在Pyrosim中，对模型进行火灾场景的设置，完成多种火灾场景的仿真模拟，研究商城内部重点关注部位发生火灾时的蔓延规律，完成对人体有害的火灾产物分析及商场消防系统对火灾产生的效果描述，重点关注火灾烟气和有毒气体的浓度及蔓延轨迹随时间变化的规律情况，并通过模拟情况的展示出关键时间点，烟气弥漫情况。第四部分进行人员疏散模拟。对购物商场内人员的特征进行分析，将构建的模型导入Pathfinder疏散模拟软件根据相关规范及商场内实际人员组成、事故（主要指火灾）响应系统进行疏散场景的设定，得到一个疏散模拟的结果以供参考。第五部分针对火灾模拟和人员疏散模拟的过程和结果，对商场存在安全隐患的管理环节提出改进措施。2、课题与安全工程专业契合度描述商业购物中心作为人流密集的大型购物场所，可燃材料多，疏散救援难度大，是消防安全管控的重点场所，安全消防事故极易造成负面的社会影响。关于消防安全管理的研究十分紧迫，以期能够通过研究分析，为完善消防管理策略提供依据，所以对购物场所进行火灾模拟和人员疏散的模拟仿真研究具有重要的理论价值和实践意义。(1)有利于深化利用Pyrosim软件仿真技术在商业项目全生命周期中运维阶段的应用(2)为Pyrosim在消防模拟分析软件中的应用提供借鉴(3)火灾和人员疏散模拟技术为解决实际消防管理问题提供了有效方法本文重点突出哈尔滨秋林商场火灾发生情况下做的一些数据分析，模拟的可视化，快速高效。通过研究过程及结果，验证了本研究的方法的可靠性，找出关键影响参数，以点带面地提出消防安全策略，为消防策略的制定者，消防管理的执行者在消防疏散条件改变后如何应对提供参考，在最大程度上确保快速反应，防止火情的发生，或者发生火情后及时反应，减少人员伤亡，财产损失。购物中心的火灾危险性的实质是因商场经营需要，造成燃烧标准的载荷不确定带来的一系列如火灾燃烧的传播速度、烟气量与毒气、人员疏散条件、灭火扑救条件等不确定性，所以在消防设计和日常管理中应该对其引起足够的重视，并采取有针对性的应对措施，可以大大提高商场的安全性。.1-二、研究方案设计1、研究方法利用传统的疏散演练方式研究疏散问题具有成本高、耗时长、受现场条件影响大、疏散演练结果准确性低、安全风险大等缺点。采用计算机火灾仿真软件与人员疏散模拟与传统的实验方式和消防疏散演练相比有明显优势。火灾模拟不仅可以形象具体的展示出火灾过程中的烟气扩散和温度变化情况，而且可以为火灾危险性分析提供高效、准确的模拟实验数据。人员疏散演练可以通过预设参数值预测人员所需的必要安全疏散时间，为建筑火灾安全疏散研究提供有力的分析工具，并且可以直观地进行模拟，适时调整参数，从而得出多样有效的数据。计算机火灾仿真模拟技术，是在计算机技术的不断进步地基础上发展起来的，是消防科学发展的个重要方向。通过计算机的计算能力和图像处理能力，使火灾过程能在三维模型中以动态的形式展现出来，更直观高效。以建筑设施设备数据为基础，数值计算为工具，分析研究火灾的发生、发展的变化过程，温度的变化、能见度，烟气的扩散蔓延过程、火灾对周围环境的影响。场模拟是基于质量、动量、能量守恒定律和化学反应理论的一种物理场模拟模型，是将火灾场景分成无数个小空间，每个小空间的数据单独计算，进行计算的运算处理性能有一定要求，而现如今计算机硬件问题已不是壁垒，又因其能够较为详细的描述物理量在时间和空间上的分布，相对细致和准确的展现火灾变化过程，并且约束条件等优点，促使该模型得到了广泛运用。目前通用的软件主要有CX、FLUENT、Pyrosim等软件。Pyrosim软件界面简洁，操作方便，目前使用较为普遍。2、总体方案（包括理论分析及计算、实验方法和步骤)火灾实验模拟费用高，数学模型复杂，研究周期长，其数据的准确性受场地、设备等环境的制约，模拟不仅有一定的难度，而且其结果会产生一定程度的偏差。计算机火灾仿真模拟技术，是在计算机技术的不断进步的基础上发展起来的，是消防科学发展的个重要方向。通过计算机的计算能力和图像处理能力，使得火灾发生过程能在三维模型中以动态的形式展现出来，更直观高效。以建筑设施设备数据为基础，数值计算为工具，分析研究火灾的发生、发展变化过程，温度的变化，能见度、烟气的扩散蔓延过程，火灾对周围环境的影响。人员疏散理论基础安全疏散时间对于疏散来说是个很重要的概念。它是判断疏散过程安全性的关键因子，其中包含两个基本时间参数，分别是可用安全疏散时间T(ASET,Available Safely Egress Time)和需要安全疏散时间(RsET,Required Safely Egress Time)。可用安全疏散时间指火灾对人体构成危害的临界时间：需要安全疏散时间指人员疏散到安全区域需要花费的时间。如果TsTTs,那么人员就难以安全疏散。火灾时人员疏散所需的时间可划为三个阶段：一是，察觉火灾的时段(t)，即火灾探测报警时间，指的是从起火时刻开始到火灾自动报警系统发出报警信号时刻结束这段时间，它主要是由火灾自动报警系统当时状况所决定，如所在区域的探测器灵敏度、系统相关设备和线路是否正好有效的运行。二是，人员疏散准备时间(。)，指的是人员在接收到火灾报警器发出的报警信号或现场确认火情的时刻到人员开始进行疏散的时刻所用的时间。三是，人员疏散行动时段(t),人员疏散运动时间主要指人员从疏散动作开始时刻到人员到达安全区域结束时刻的时间。影响人员疏散运动时间的因素有所处时间和发生火灾区域人员的数量、人员疏散移动的速度、疏散通道宽度、人员与安全出口的距离等，而这几个参数在不同情况下也会有所不同。所以安全疏散时间为：TREST=ta+tp+tePyrosim和Pathfinder分别应用于商场火灾模拟和人员疏散中，有很多优势：(1)哈尔滨秋林商场是体量大、结构相对复杂、人流密集的场所，而通过Pyrosim可以快速地建立较为简化的模型，能够清晰、全方位的展示购物商场外观及内部结构，而且其中的材料多样，功能多样，很高效快速地分析对应的火灾场景，为建筑物的管理工作提供依据。(2)通过Pat