[发明专利]一种基于多场耦合的建筑火灾温度场数据转化方法

权利要求书

1.一种基于多场耦合的建筑火灾温度场数据转化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：火场数据收集；

步骤2：火热耦合数值仿真及分析

在软件中进行建模，输入火源信息，并设置火源燃烧类型，建立模型实体，其尺寸、位置与火灾现场保持一致，划分结构化六面体网格并在每个网格中布置温度测点后进行仿真，仿真结束之后，获取所需的温度场数据；

步骤3：温度场数据处理与转化

对所获取的温度场数据进行处理，使其既能满足有限元软件的输入需要，也能完整地描述火灾发展过程，包括：

根据有限元软件中分析载荷步的数目与划分的网格后的结构节点数目，计算每个载荷步持续时间与温度场中两个温度点的间距；

编写程序，将每个时间步的该温度值作为该载荷步下有限元软件的温度载荷，对每个载荷步进行相同的处理，结果保存在多个数组中，然后再根据不同的有限元软件所需的格式输出，此时，有限元软件即可直接进行读取；

步骤4：有限元软件数值仿真及分析

在结构场仿真中，对建筑物进行热力结构耦合分析，将热分析得到的温度场数据经过处理后，作为边界体载荷施加在建筑结构中，并结合结构分析的其它荷载，得到结构对火灾的反应。

2.根据权利要求1所述的基于多场耦合的建筑火灾温度场转化方法，其特征在于，步骤2中，建模并仿真在开源软件FDS中进行。

3.根据权利要求1所述的基于多场耦合的建筑火灾温度场转化方法，其特征在于，步骤2中火热耦合仿真使用的湍流模型为大涡模拟：Smagorinshy亚网格湍流模型；火源燃烧类型设置为单一燃料混合分数燃烧模型和多步反应燃烧模型。

4.根据权利要求1所述的基于多场耦合的建筑火灾温度场转化方法，其特征在于，步骤2中，离散的非线性温度通过以下公式迭代获取：

$T_m^n=\frac{p_m^n}{{\mathrm{\ρ}}_m^{n}R\underset{\mathrm{\α}}{\Σ}\frac{Z_{\mathrm{\α}}}{W_{\mathrm{\α}}}}$

式中分别为第m个网格第个n时间步的温度，压强和密度；

Z_α为第α种气体占该网格中所有气体的质量比；

W_α为第α种气体的摩尔质量。