fd和fdsFDS学习笔记（一）FDS中的基本概念

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fd和fds

FDS是火灾研究中常用的数值模拟软件，本文是FDS系统学习记录笔记。

本文学习过程参考FDS官方文档（NIST）：FDS User Guide

FDS github地址：GitHub - firemodels/fds: Fire Dynamics Simulator

在github地址中可以获取FDS和SMV软件，以及相应的文档。

这一部分主要涉及FDS的基本概念：

一、在fds使用之前的相关概念

? ? ? ?1. FDS的输入文件是用文本输入的，在这里建议使用第三方图形用户界面(GUI)建立相应的火灾构筑物模型，可以使用PyroSim之类的进行可视化建模。

? ? ? ? 2.FDS可以在一台计算机上运行，可以使用单台计算机的一个或多个核，也可以在多台计算机上运行。

? ? ? ? 3.OpenMP：OpenMP可以用来管理计算过程中使用电脑内核数量，默认情况下，FDS将在一台计算机上使用大约一半的可用内核。

????????4.要更改FDS模拟可用的核数，可以设置一个名为OMP_NUM_THREADS的变量。

? ? ? ? 5.MPI（Message-Passing Interface）：MPI即消息传递接口。MPI的主要作用是使得多台计算机或一台计算机上的多核能够运行多网格FDS作业。一般我们在运行模拟是都在同一台计算机，此处暂时不多做赘述，更多信息可以参考FDS User Guide3.2的内容。

二、FDS输入文件中的基本概念

? ? ? ? 1.输入文件命名：尽量使用有意义的英文名称。输入文件名中不应该有空格。请使用下划线字符来表示空格。

????????2.参数的命名格式：以&字符开头，后接相应的指令名称，后面是以逗号隔开的输入参数列表，最后以/结尾。例如：

&DUMP NFRAMES=1800, DT_HRR=10., DT_DEVC=10., DT_PROF=30. /

? ? ? ? 该条语句设置DUMP组的各个参数，但要确保以斜杠结束记录，否则该语句无法执行。

? ? ? ? 参数可以使用逗号、空格或者是换行符隔开，建议使用逗号和换行符。

? ? ? ? 3.注释和注解：注释和注解可以添加到文档中，但不要放在&和/包含区域内。

? ? ? ? 4.输入文件中的参数可以是整数、实数、字符串、逻辑参数（T或者F）、多维数组。

? ? ? ? 5.多维数组的赋值：如果第三层的第二种材料的质量分数为0.5：

MATL_MASS_FRACTION(3,2)=0.5

? ? ? ? 6.字符串可以用单引号或双引号括起来。但直接复制粘贴其他文本编辑器的内容，可能无法正确地读取标点符号。

三、FDS输入文件结构

? ? ? ? 1.fds的输入文件中可以以任何顺序排列，但最好以某种系统的方式组织它们。

? ? ? ? 2.FDS通常不会读取文件的最后一行，因此要以“&TAIL/”作为fds输入文件的结尾。

????????3.一个输入文件的一般结构示例：

&HEAD CHID='WTC_05', TITLE='WTCPhase1,Test5'/
&MESH IJK=90,36,38, XB=-1.0,8.0,-1.8,1.8,0.0,3.82 /
&TIME T_END=5400. /
&MISC TMPA=20. /
&DUMP NFRAMES=1800, DT_HRR=10., DT_DEVC=10., DT_PROF=30. /
&REAC FUEL ='N-HEPTANE'
FYI ='Heptane,C_7H_16'
C = 7.
H = 16.
CO_YIELD = 0.008
SOOT_YIELD = 0.015 /
&OBST XB= 3.5, 4.5,-1.0, 1.0, 0.0, 0.0, SURF_ID='STEELFLANGE'/ Fire Pan
...
&SURF ID ='STEELFLANGE'
COLOR ='BLACK'
MATL_ID ='STEEL'
BACKING ='EXPOSED'
THICKNESS = 0.0063 /
...
&VENT MB='XMIN', SURF_ID='OPEN'/
...
&SLCF PBY=0.0, QUANTITY='TEMPERATURE', VECTOR=T /
...
&BNDF QUANTITY='GAUGEHEATFLUX'/
...
&DEVC XYZ=6.04,0.28,3.65, QUANTITY='VOLUMEFRACTION', SPEC_ID='OXYGEN', ID='EO2_FDS'/
...
&TAIL /Endoffile.

? ? ? ? 4.建议在查看新场景时，首先选择一个类似于案例的预先编写的输入文件，进行必要的更改，然后以相当低的网格分辨率运行案例，以确定几何结构是否正确设置。因为当设置网格较多时，计算时间较长，先通过网格密度来验证方案是否正确。

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