火場(chǎng)分析方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種火場(chǎng)分析方法及裝置，屬于火災(zāi)處理領(lǐng)域。所述方法包括：模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到所述火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)至少包括溫度值和對(duì)流輻射值；對(duì)所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模型，所述時(shí)空模型用于構(gòu)建所述火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件；根據(jù)所述時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析。本發(fā)明可以直接利用數(shù)據(jù)量較小的時(shí)空模型進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，解決了直接利用大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，導(dǎo)致分析過程緩慢的問題，達(dá)到了提高結(jié)構(gòu)分析的效率的效果。
【專利說明】
火場(chǎng)分析方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及火災(zāi)處理領(lǐng)域，特別涉及一種火場(chǎng)分析方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在發(fā)生建筑火災(zāi)時(shí)，人們需要對(duì)火場(chǎng)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果尋求更為合理的結(jié) 構(gòu)抗火設(shè)計(jì)，因此，火場(chǎng)分析過程顯得越來越重要。
[0003] 相關(guān)技術(shù)中，F(xiàn)DS(Fire Dynamics Simulator，火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬）軟件能夠模擬建 筑火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展過程，并得到火災(zāi)中室內(nèi)的溫度、熱流密度等火場(chǎng)數(shù)據(jù)。具體地，F(xiàn)DS軟 件首先將模擬區(qū)域沿坐標(biāo)軸方向劃分為矩形網(wǎng)格，然后以網(wǎng)格點(diǎn)為基礎(chǔ)，基于流體動(dòng)力學(xué) 進(jìn)行計(jì)算，在每個(gè)離散的時(shí)刻計(jì)算出各個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的狀態(tài)參數(shù)(溫度、速度、密度、壓力和化學(xué) 成分等)值。
[0004] 由于火場(chǎng)中區(qū)域劃分的單元數(shù)量多、火災(zāi)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)而使得建筑內(nèi)火災(zāi)模擬所得 到的溫度、對(duì)流輻射數(shù)據(jù)量十分龐大，使得上述數(shù)據(jù)難以直接應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的有限元模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種火場(chǎng)分析方法及裝置。所 述技術(shù)方案如下：
[0006] 第一方面，提供了一種火場(chǎng)分析方法，所述方法包括：
[0007] 模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到所述火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)至少包括溫 度值和對(duì)流輻射值；
[0008] 對(duì)所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模型，所述時(shí)空模型用于構(gòu)建所述火災(zāi)場(chǎng)景中 各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件；
[0009] 根據(jù)所述時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析。
[0010] 第二方面，提供了一種火場(chǎng)分析裝置，所述裝置包括：
[0011] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到所述火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述火 場(chǎng)數(shù)據(jù)至少包括溫度值和對(duì)流輻射值；
[0012] 模型擬合模塊，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集模塊得到的所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空 模型，所述時(shí)空模型用于構(gòu)建所述火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件；
[0013] 火場(chǎng)分析模塊，用于根據(jù)所述模型擬合模塊得到的所述時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行 基于有限元模型的分析。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是：
[0015] 通過對(duì)火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模型，該時(shí)空模型用于構(gòu)建火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu) 件表面的邊界條件;根據(jù)時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析，由于時(shí)空模型 是根據(jù)大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)得到的邊界條件，因此，時(shí)空模型的數(shù)據(jù)量較小，可以直接利用時(shí)空 模型進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，解決了直接利用大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)件的有限元模 型的分析，導(dǎo)致分析過程緩慢的問題，達(dá)到了提高結(jié)構(gòu)分析的效率的效果。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0017] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析方法的方法流程圖；
[0018] 圖2A是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析方法的方法流程圖；
[0019] 圖2B是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的確定擬合系數(shù)的方法流程圖；
[0020]圖2C是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的獲取火場(chǎng)數(shù)據(jù)的方法流程圖；
[0021]圖2D是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的火場(chǎng)模擬的仿真圖；
[0022]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖4是本發(fā)明再一實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0025] 請(qǐng)參考圖1，其示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析方法的方法流程圖。該火 場(chǎng)分析方法，包括：
[0026] 步驟101，模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，該火場(chǎng)數(shù)據(jù)至少包括 溫度值和對(duì)流輻射值。
[0027] 步驟102,對(duì)火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模型，該時(shí)空模型用于構(gòu)建火災(zāi)場(chǎng)景中各 個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件。
[0028] 步驟103,根據(jù)時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析。
[0029]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析方法，通過對(duì)火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí) 空模型，該時(shí)空模型用于構(gòu)建火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件;根據(jù)時(shí)空模型對(duì)各個(gè) 構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析，由于時(shí)空模型是根據(jù)大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)得到的邊界條件， 因此，時(shí)空模型的數(shù)據(jù)量較小，可以直接利用時(shí)空模型進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，解決 了直接利用大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，導(dǎo)致分析過程緩慢的問題，達(dá) 到了提高結(jié)構(gòu)分析的效率的效果。
[0030] 請(qǐng)參考圖2A，其示出了本發(fā)明另一實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析方法的方法流程圖。該 火場(chǎng)分析方法，包括：
[0031] 步驟201，模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，該火場(chǎng)數(shù)據(jù)至少包括 溫度值和對(duì)流輻射值。
[0032] 本實(shí)施例中通過FDS軟件來模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)。其 中，F(xiàn)DS 是由美國(guó)NIST(National Institute of Standards and Technology，美國(guó)國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)與技術(shù)研究院）的建筑火災(zāi)研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的基于場(chǎng)模型的火災(zāi)模擬程序。場(chǎng)模型也被 稱作物理模型或CFD(Computational Fluid Dynamics，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))模型，可以較為準(zhǔn) 確地描述復(fù)雜的火災(zāi)發(fā)展過程，得出非均勻分布的各狀態(tài)參數(shù)(溫度、速度、煙氣各組分濃 度等)值隨時(shí)間的變化情況。
[0033]利用ros進(jìn)行火災(zāi)模擬時(shí)，先建立起實(shí)際室內(nèi)場(chǎng)景條件，包括室內(nèi)面積尺寸、家具 布置情況、通風(fēng)開口條件、壁面材料熱工性能及火荷載分布情況等;然后設(shè)置可能發(fā)生火災(zāi) 的位置及火源功率大小，進(jìn)行火災(zāi)場(chǎng)景模擬計(jì)算，并得出室內(nèi)溫度分布場(chǎng)及各構(gòu)件表面的 對(duì)流輻射場(chǎng)。其中，溫度分布場(chǎng)以溫度值表示，對(duì)流輻射場(chǎng)以對(duì)流輻射值表示。
[0034]具體地，利用FDS采集火場(chǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，首先將室內(nèi)區(qū)域沿坐標(biāo)軸方向劃分為矩形網(wǎng) 格，而后以網(wǎng)格點(diǎn)為基礎(chǔ)基于流體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算。在每個(gè)離散的時(shí)間步內(nèi)計(jì)算出各個(gè)網(wǎng) 格內(nèi)的火場(chǎng)數(shù)據(jù)。其中，網(wǎng)格大小決定模型內(nèi)部偏微分方程在空間和時(shí)間上的精度。另外， FDS軟件的Smokeview模塊是一種動(dòng)態(tài)場(chǎng)景顯示程序，可用來直接查看計(jì)算結(jié)果。
[0035]步驟202，對(duì)于每個(gè)構(gòu)件，將構(gòu)件表面的火場(chǎng)數(shù)據(jù)表示為一個(gè)曲面。
[0036]在任一時(shí)刻，構(gòu)件表面的溫度值分布均可表不為一個(gè)三維曲面。例如，當(dāng)構(gòu)件為樓 板，且火場(chǎng)數(shù)據(jù)為溫度值時(shí)，樓板表面的溫度值分布可以擬合成一個(gè)曲面。
[0037]具體地，將離散點(diǎn)擬合成曲面的算法已經(jīng)非常成熟，本實(shí)施例不作贅述。
[0038]步驟203,按照最小二乘法對(duì)曲面進(jìn)行擬合，得到關(guān)于擬合系數(shù)的線性方程組。 [0039]多項(xiàng)式擬合的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，但多項(xiàng)式擬合的缺點(diǎn)是所得到的方程組通常會(huì) 是病態(tài)的，從而造成求解困難或產(chǎn)生較大的計(jì)算誤差，為克服一般多項(xiàng)式擬合的缺點(diǎn)，通常 選擇正交多項(xiàng)式進(jìn)行最小二乘擬合。具體過程如下：
[0051]轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式形式為：
[0055]上述最小二乘擬合過程可實(shí)現(xiàn)得到火場(chǎng)中溫度值和對(duì)流輻射值在特定時(shí)刻下在 空間上的分布情況。
[0056]步驟204,根據(jù)線性方程組確定擬合系數(shù)。
[0057]本實(shí)施例中，還需要根據(jù)火場(chǎng)數(shù)據(jù)確定擬合系數(shù)，請(qǐng)參考圖2B，根據(jù)線性方程組確 定擬合系數(shù)，包括：
[0058]步驟2041，對(duì)于每個(gè)分析時(shí)刻，獲取與分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集得到的一 組火場(chǎng)數(shù)據(jù)；
[0059]步驟2042,將所有組的火場(chǎng)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的分析時(shí)刻帶入線性方程組，計(jì)算得到擬 合系數(shù)。
[0060] 其中，分析時(shí)刻即為分析步的時(shí)刻點(diǎn)，采樣時(shí)刻即為ros軟件采集火場(chǎng)數(shù)據(jù)時(shí)的離 散時(shí)刻點(diǎn)。將火場(chǎng)數(shù)據(jù)帶入線性方程組進(jìn)行求解，可以得到擬合系數(shù)，從而確定擬合多項(xiàng) 式。
[0061] 進(jìn)一步地，請(qǐng)參考圖2C，獲取與分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng) 數(shù)據(jù)，包括：
[0062]步驟20421，當(dāng)存在與分析時(shí)刻相同的采樣時(shí)刻時(shí)，獲取采樣時(shí)刻所采集得到的一 組火場(chǎng)數(shù)據(jù)；
[0063]步驟20422,當(dāng)不存在與分析時(shí)刻相同的采樣時(shí)刻時(shí)，讀取分析時(shí)刻之前的最近一 個(gè)采樣時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，并讀取分析時(shí)刻之后的最近一個(gè)采樣時(shí)刻所采集 得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，將兩組火場(chǎng)數(shù)據(jù)的線性插值作為與分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集 得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0064] 假設(shè)分析時(shí)刻分別為ls、3s、5s和7s，采樣時(shí)刻為ls、4s、5s和8s，則在分析時(shí)刻為 Is時(shí)，獲取采樣時(shí)刻為Is時(shí)采樣得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù);在分析時(shí)刻為3s時(shí)，由于此時(shí)采樣時(shí) 刻中不存在3s，所以，獲取采樣時(shí)刻為Is和4s時(shí)采樣得到的兩組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)這兩組火場(chǎng)數(shù) 據(jù)進(jìn)行線性插值，得到一組火場(chǎng)數(shù)據(jù);在分析時(shí)刻為5s時(shí)，獲取采樣時(shí)刻為5s時(shí)采樣得到的 一組火場(chǎng)數(shù)據(jù);在分析時(shí)刻為7s時(shí)，由于此時(shí)采樣時(shí)刻中不存在7s，所以，獲取采樣時(shí)刻為 5s和8s時(shí)采樣得到的兩組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)這兩組火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值，得到一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0065] 步驟205,根據(jù)擬合系數(shù)確定擬合多項(xiàng)式，得到時(shí)空模型，該時(shí)空模型用于構(gòu)建火 災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件。
[0066] 通過上述在空間和時(shí)間兩個(gè)維度上分析火場(chǎng)數(shù)據(jù)，完成了對(duì)構(gòu)件的時(shí)空模型的建 立過程。
[0067] 步驟206,根據(jù)時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析。
[0068] 因?yàn)闀r(shí)空模型的形式為N次多項(xiàng)式，因此，可將其作為邊界條件輸入到有限元模型 中進(jìn)行結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)分析或熱-應(yīng)力分析。其中，通用的有限元分析軟件ABAQUS被廣泛地認(rèn)為 是功能最強(qiáng)的工程模擬有限元軟件，除了能解決大量結(jié)構(gòu)(應(yīng)力/位移）問題，還可以模擬其 他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析 (流體滲透/應(yīng)力耦合分析)及壓電介質(zhì)分析，并能分析計(jì)算多物理場(chǎng)耦合分析。ABAQUS還為 用戶提供了自開發(fā)子程序，其中UTEMP子程序可以用來定義任意節(jié)點(diǎn)的溫度值，DFLUX可以 定義熱流密度為與時(shí)間和位置相關(guān)的函數(shù)，即能夠定義每個(gè)分析步時(shí)刻每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的熱流 密度，從而實(shí)現(xiàn)賦予構(gòu)件不均勻分布的溫度場(chǎng)目標(biāo)。
[0069] FDS軟件的火場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果可以經(jīng)過擬合處理轉(zhuǎn)化為按時(shí)間順序排列的N階 多項(xiàng)式組，即時(shí)空模型，由于此時(shí)時(shí)空模型的數(shù)據(jù)量較小，從而使火場(chǎng)模型的結(jié)果文件可以 被寫入子程序UTEMP或DFLUX中。其中，在空間上應(yīng)用最小二乘法進(jìn)行的溫度分布曲面擬合 過程可作為獨(dú)立的子程序在子程序UTEMP或DFLUX中進(jìn)行調(diào)用。
[0070]具體地，將FDS軟件輸出的構(gòu)件表面的對(duì)流輻射值運(yùn)用上述方法處理后，編寫到 DFLUX子程序中，建立ABAQUS有限元模型，并在LOAD模塊調(diào)用DFLUX子程序，進(jìn)行熱傳導(dǎo)分 析。
[0071 ]可選的，該方法還包括:根； （2 ^十算時(shí)空模型的擬合精 度，其中，Zrs為根據(jù)時(shí)空模型進(jìn)行擬合得到的擬合值，Z為火場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)際測(cè)量值忑為實(shí)際 測(cè)量值的平均值。
[0072]其中，R2的數(shù)值越大，則擬合結(jié)果越接近實(shí)際的火場(chǎng)模擬的情況。
[0073]為了便于理解，現(xiàn)對(duì)一尺寸為6mX6m的鋼筋混凝土樓板為研究對(duì)象，模擬室內(nèi)火 災(zāi)總持續(xù)時(shí)間為1800s，在樓板下表面兩個(gè)方向上分別每間隔Im設(shè)置一個(gè)溫度采集點(diǎn)，共49 個(gè)溫度采集點(diǎn)。
[0074] 應(yīng)用上述方法對(duì)樓板下表面上的溫度分布進(jìn)行曲面擬合，并采用擬合優(yōu)度R2作為 評(píng)價(jià)擬合精度的參數(shù)，本文分別取式⑴中口 = 9 = 54 = 9 = 64 = 9 = 74 = 9 = 8進(jìn)行擬合試 驗(yàn)，以確定最優(yōu)擬合階數(shù)。
[0075] 根據(jù)式(2)沿x、y方向分別計(jì)算得出取5,6,7,8作為式（1)中的階數(shù)進(jìn)行曲面擬合 時(shí)的擬合優(yōu)度R2分別為〇. 905，0.904，0.966，0.965和0.861，0.927，0.968，0.989，故本文統(tǒng) 一采用P = q = 7作為最小二乘法法的階數(shù)進(jìn)行后續(xù)模擬研究。
[0076] 請(qǐng)參考圖2D，其中，（a)、（b)、（c)分別表示了200s，1000s，1800s時(shí)刻擬合結(jié)果的圖 形。上述實(shí)例表明，使用本文所提出的時(shí)空模型方法處理ros軟件的火場(chǎng)數(shù)據(jù)可以達(dá)到具有 良好精度的擬合效果。
[0077]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析方法，通過對(duì)火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí) 空模型，該時(shí)空模型用于構(gòu)建火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件;根據(jù)時(shí)空模型對(duì)各個(gè) 構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析，由于時(shí)空模型是根據(jù)大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)得到的邊界條件， 因此，時(shí)空模型的數(shù)據(jù)量較小，可以直接利用時(shí)空模型進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，解決 了直接利用大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，導(dǎo)致分析過程緩慢的問題，達(dá) 到了提高結(jié)構(gòu)分析的效率的效果。
[0078]另外，通過計(jì)算時(shí)空模型的擬合精度，可以根據(jù)該擬合精度確定時(shí)空模型的擬合 結(jié)果與火災(zāi)場(chǎng)景模擬的火場(chǎng)數(shù)據(jù)的接近程度，從而確定是否調(diào)整時(shí)空模型，可以提高時(shí)空 模型的準(zhǔn)確度。
[0079]另外，通過將兩組火場(chǎng)數(shù)據(jù)的線性插值作為與分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集得 到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，可以保證每個(gè)分析時(shí)刻都能夠獲取到對(duì)應(yīng)的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，提高時(shí)空 模型的擬合成功率。
[0080] 請(qǐng)參考圖3,其示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析裝置的結(jié)構(gòu)框圖。該火場(chǎng) 分析裝置，包括：
[0081] 數(shù)據(jù)采集模塊310,用于模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，火場(chǎng)數(shù) 據(jù)至少包括溫度值和對(duì)流輻射值；
[0082] 模型擬合模塊320,用于對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊310得到的火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模 型，時(shí)空模型用于構(gòu)建火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件；
[0083]火場(chǎng)分析模塊330,用于根據(jù)模型擬合模塊320得到的時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基 于有限元模型的分析。
[0084] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析裝置，通過對(duì)火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí) 空模型，該時(shí)空模型用于構(gòu)建火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件;根據(jù)時(shí)空模型對(duì)各個(gè) 構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析，由于時(shí)空模型是根據(jù)大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)得到的邊界條件， 因此，時(shí)空模型的數(shù)據(jù)量較小，可以直接利用時(shí)空模型進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，解決 了直接利用大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，導(dǎo)致分析過程緩慢的問題，達(dá) 到了提高結(jié)構(gòu)分析的效率的效果。
[0085] 請(qǐng)參考圖4,其示出了本發(fā)明再一實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析裝置的結(jié)構(gòu)框圖。該火場(chǎng) 分析裝置，包括：
[0086] 數(shù)據(jù)采集模塊410,用于模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，火場(chǎng)數(shù) 據(jù)至少包括溫度值和對(duì)流輻射值；
[0087]模型擬合模塊420,用于對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊410得到的火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模 型，時(shí)空模型用于構(gòu)建火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件；
[0088]火場(chǎng)分析模塊430,用于根據(jù)模型擬合模塊420得到的時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基 于有限元模型的分析。
[0089]可選的，模型擬合模塊420,包括：
[0090]曲面表示單元421，用于對(duì)于每個(gè)構(gòu)件，將構(gòu)件表面的火場(chǎng)數(shù)據(jù)表示為一個(gè)曲面； [0091]方程組獲取單元422,用于按照最小二乘法對(duì)曲面表示單元421得到的曲面進(jìn)行擬 合，得到關(guān)于擬合系數(shù)的線性方程組；
[0092]系數(shù)確定單元423,用于根據(jù)方程組獲取單元422得到的線性方程組確定擬合系 數(shù)；
[0093]模型確定單元424,用于根據(jù)系數(shù)確定單元423得到的擬合系數(shù)確定擬合多項(xiàng)式， 得到時(shí)空模型。
[0094] 可選的，系數(shù)確定單元423，具體用于：
[0095] 對(duì)于每個(gè)分析時(shí)刻，獲取與分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù) 據(jù)；
[0096] 將所有組的火場(chǎng)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的分析時(shí)刻帶入線性方程組，計(jì)算得到擬合系數(shù)。 [0097]可選的，系數(shù)確定單元423,還用于：
[0098]當(dāng)存在與分析時(shí)刻相同的采樣時(shí)刻時(shí)，獲取采樣時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù) 據(jù)；
[00"]當(dāng)不存在與分析時(shí)刻相同的米樣時(shí)刻時(shí)，讀取分析時(shí)刻之前的最近一個(gè)米樣時(shí)刻 所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，并讀取分析時(shí)刻之后的最近一個(gè)采樣時(shí)刻所采集得到的一組 火場(chǎng)數(shù)據(jù)，將兩組火場(chǎng)數(shù)據(jù)的線性插值作為與分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集得到的一組 火場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0100] 可選的，該裝置還包括：
[0101] 精度獲取模塊440,用于根I
:十算時(shí)空模型的擬合精度，其 中，Zrs為根據(jù)時(shí)空模型進(jìn)行擬合得到的擬合值，Z為火場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)際測(cè)量值J為實(shí)際測(cè)量 值的平均值。
[0102] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析裝置，通過對(duì)火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí) 空模型，該時(shí)空模型用于構(gòu)建火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件;根據(jù)時(shí)空模型對(duì)各個(gè) 構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析，由于時(shí)空模型是根據(jù)大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)得到的邊界條件， 因此，時(shí)空模型的數(shù)據(jù)量較小，可以直接利用時(shí)空模型進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，解決 了直接利用大量的火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)件的有限元模型的分析，導(dǎo)致分析過程緩慢的問題，達(dá) 到了提高結(jié)構(gòu)分析的效率的效果。
[0103] 另外，通過計(jì)算時(shí)空模型的擬合精度，可以根據(jù)該擬合精度確定時(shí)空模型的擬合 結(jié)果與火災(zāi)場(chǎng)景模擬的火場(chǎng)數(shù)據(jù)的接近程度，從而確定是否調(diào)整時(shí)空模型，可以提高時(shí)空 模型的準(zhǔn)確度。
[0104]另外，通過將兩組火場(chǎng)數(shù)據(jù)的線性插值作為與分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集得 到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，可以保證每個(gè)分析時(shí)刻都能夠獲取到對(duì)應(yīng)的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，提高時(shí)空 模型的擬合成功率。
[0105] 需要說明的是：上述實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析裝置在進(jìn)行火場(chǎng)分析時(shí)，僅以上述各 功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功 能模塊完成，即將火場(chǎng)分析裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全 部或者部分功能。另外，上述實(shí)施例提供的火場(chǎng)分析裝置與火場(chǎng)分析方法實(shí)施例屬于同一 構(gòu)思，其具體實(shí)現(xiàn)過程詳見方法實(shí)施例，這里不再贅述。
[0106] 上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0107] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件 來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀 存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
[0108]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種火場(chǎng)分析方法，其特征在于，所述方法包括： 模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到所述火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)至少包括溫度值 和對(duì)流福射值； 對(duì)所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模型，所述時(shí)空模型用于構(gòu)建所述火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè) 構(gòu)件表面的邊界條件； 根據(jù)所述時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基于有限元模型的分析。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模 型，包括： 對(duì)于每個(gè)構(gòu)件，將所述構(gòu)件表面的火場(chǎng)數(shù)據(jù)表示為一個(gè)曲面； 按照最小二乘法對(duì)所述曲面進(jìn)行擬合，得到關(guān)于擬合系數(shù)的線性方程組； 根據(jù)所述線性方程組確定所述擬合系數(shù)； 根據(jù)所述擬合系數(shù)確定所述擬合多項(xiàng)式，得到所述時(shí)空模型。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述線性方程組確定所述擬合系 數(shù)，包括： 對(duì)于每個(gè)分析時(shí)刻，獲取與所述分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù) 據(jù)； 將所有組的火場(chǎng)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的分析時(shí)刻帶入所述線性方程組，計(jì)算得到所述擬合系 數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述獲取與所述分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻 所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，包括： 當(dāng)存在與所述分析時(shí)刻相同的采樣時(shí)刻時(shí)，獲取所述采樣時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng) 數(shù)據(jù)； 當(dāng)不存在與所述分析時(shí)刻相同的采樣時(shí)刻時(shí)，讀取所述分析時(shí)刻之前的最近一個(gè)采樣 時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，并讀取所述分析時(shí)刻之后的最近一個(gè)采樣時(shí)刻所采集得 到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，將兩組所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)的線性插值作為與所述分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻 所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 根據(jù)計(jì)算所述時(shí)空模型的擬合精度，其中，Zrs為根據(jù)所述時(shí)空 模型進(jìn)行擬合得到的擬合值，Z為所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)際測(cè)量值，3為所述實(shí)際測(cè)量值的平均 值。6. -種火場(chǎng)分析裝置，其特征在于，所述裝置包括： 數(shù)據(jù)采集模塊，用于模擬火災(zāi)場(chǎng)景，并采集得到所述火災(zāi)場(chǎng)景的火場(chǎng)數(shù)據(jù)，所述火場(chǎng)數(shù) 據(jù)至少包括溫度值和對(duì)流福射值； 模型擬合模塊，用于對(duì)所述數(shù)據(jù)采集模塊得到的所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到時(shí)空模 型，所述時(shí)空模型用于構(gòu)建所述火災(zāi)場(chǎng)景中各個(gè)構(gòu)件表面的邊界條件； 火場(chǎng)分析模塊，用于根據(jù)所述模型擬合模塊得到的所述時(shí)空模型對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行基于 有限元模型的分析。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述模型擬合模塊，包括： 曲面表示單元，用于對(duì)于每個(gè)構(gòu)件，將所述構(gòu)件表面的火場(chǎng)數(shù)據(jù)表示為一個(gè)曲面； 方程組獲取單元，用于按照最小二乘法對(duì)所述曲面表示單元得到的所述曲面進(jìn)行擬 合，得到關(guān)于擬合系數(shù)的線性方程組； 系數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述方程組獲取單元得到的所述線性方程組確定所述擬合系 數(shù)； 模型確定單元，用于根據(jù)所述系數(shù)確定單元得到的所述擬合系數(shù)確定所述擬合多項(xiàng) 式，得到所述時(shí)空模型。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述系數(shù)確定單元，具體用于： 對(duì)于每個(gè)分析時(shí)刻，獲取與所述分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù) 據(jù)； 將所有組的火場(chǎng)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的分析時(shí)刻帶入所述線性方程組，計(jì)算得到所述擬合系 數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述系數(shù)確定單元，還用于： 當(dāng)存在與所述分析時(shí)刻相同的采樣時(shí)刻時(shí)，獲取所述采樣時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng) 數(shù)據(jù)； 當(dāng)不存在與所述分析時(shí)刻相同的采樣時(shí)刻時(shí)，讀取所述分析時(shí)刻之前的最近一個(gè)采樣 時(shí)刻所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，并讀取所述分析時(shí)刻之后的最近一個(gè)采樣時(shí)刻所采集得 到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)，將兩組所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)的線性插值作為與所述分析時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻 所采集得到的一組火場(chǎng)數(shù)據(jù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求6至9任一所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括： 精度獲取模塊，用于根據(jù)計(jì)算所述時(shí)空模型的擬合精度，其中， Zrs為根據(jù)所述時(shí)空模型進(jìn)行擬合得到的擬合值，Z為所述火場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)際測(cè)量值，2為所述 實(shí)際測(cè)量值的平均值。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105844010SQ201610165900
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日
【發(fā)明人】張志謙, 金靖, 劉曉珂, 陳適才, 張磊
【申請(qǐng)人】國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 國(guó)核（北京）核電常規(guī)島及電力工程研究中心有限公司