由于火災(zāi)具有極大的破壞力和一定的危險(xiǎn)性等特點(diǎn),人們難以對火勢和煙霧在室內(nèi)的擴(kuò)散過程進(jìn)行分析和預(yù)測。因此,通過模擬煙霧在特定環(huán)境下的流動方向及濃度變化,不僅可以將煙霧擴(kuò)散的過程動態(tài)地顯示出來,而且可以反映出不同區(qū)域煙霧濃度的變化,從而對研究者清楚地掌握火場內(nèi)煙霧的變化趨勢有所幫助,對指導(dǎo)火災(zāi)安全、火災(zāi)撲救工作都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對室內(nèi)邊界條件復(fù)雜,空間固定等特點(diǎn),本文提出一種基于邊界約束的煙霧擴(kuò)散模型,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有真實(shí)感的室內(nèi)煙霧擴(kuò)散模擬系統(tǒng),從而模擬出煙霧在室內(nèi)流動的方向及濃度的變化。本文具體貢獻(xiàn)如下:首先,針對目前大多數(shù)煙霧模擬方法局限于模擬煙霧本身,很少考慮煙霧在特定場景中的擴(kuò)散情況,以及對煙霧擴(kuò)散的細(xì)節(jié)模擬不夠深入等問題,對以往的煙霧擴(kuò)散物理模型進(jìn)行分析和總結(jié),并在此基礎(chǔ)上提出一種基于邊界約束的煙霧擴(kuò)散模型,彌補(bǔ)以往的煙霧模型所忽略的外力及約束因素。然后,針對偏微分方程求解非常復(fù)雜并且很難求得精確解等問題,采用有限差分法求解建立的模型,著重分析了煙霧擴(kuò)散模型中新加入的風(fēng)力,空氣阻力和擴(kuò)散力后外力方程的求解過程。同時(shí),考慮到室內(nèi)邊界條件的限制,將狄利克雷條件和諾依曼條件相... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

風(fēng)力和空氣阻力對煙霧運(yùn)動的影響

a) 室內(nèi)封閉場景下 b) 室內(nèi)通風(fēng)場景下a) The closed indoor scene b) The indoor ventilation scene圖 4-3 風(fēng)力和空氣阻力對煙霧運(yùn)動的影響Fig. 4-3 The influence of wind force and air resistance on smoke movement(2) 擴(kuò)散力對煙霧運(yùn)動的影響如圖 4-4 所示，圖 a 和圖 b 分別為第 150 幀時(shí)未加入擴(kuò)散力和加入擴(kuò)散力后的室內(nèi)煙霧擴(kuò)散模擬效果圖，通過對比發(fā)現(xiàn)，加入擴(kuò)散力后，煙霧在保持原有運(yùn)動規(guī)律的同時(shí)，在室內(nèi)擴(kuò)散的速度加快，在一定程度上提高了煙霧的模擬效率。

第 4 章 室內(nèi)煙霧擴(kuò)散模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖 4-5給出了煙霧在室內(nèi)無障礙物的場景下擴(kuò)散的效果圖，通過對第 100幀，第 200 幀和第 300 幀的煙霧模擬效果圖進(jìn)行觀察可知，煙霧在室內(nèi)無障礙物的情況下運(yùn)動時(shí)，初期由于煙霧受到熱浮力的作用不斷上升，當(dāng)煙霧到達(dá)天花板時(shí)，逐漸聚集形成煙霧層，由于重力的作用煙霧開始下降，當(dāng)煙霧在運(yùn)動過程中遇到墻壁時(shí)，能夠沿著墻壁向下運(yùn)動，可以真實(shí)反映出煙霧在現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)動規(guī)律。


本文編號：2898718