發(fā)布時間：2020-12-05 02:45

　　由于火災具有極大的破壞力和一定的危險性等特點,人們難以對火勢和煙霧在室內的擴散過程進行分析和預測。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煙霧的變化趨勢有所幫助,對指導火災安全、火災撲救工作都具有非常重要的現(xiàn)實意義。針對室內邊界條件復雜,空間固定等特點,本文提出一種基于邊界約束的煙霧擴散模型,設計并實現(xiàn)具有真實感的室內煙霧擴散模擬系統(tǒng),從而模擬出煙霧在室內流動的方向及濃度的變化。本文具體貢獻如下: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散情況,以及對煙霧擴散的細節(jié)模擬不夠深入等問題,對以往的煙霧擴散物理模型進行分析和總結,并在此基礎上提出一種基于邊界約束的煙霧擴散模型,彌補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,著重分析了煙霧擴散模型中新加入的風力,空氣阻力和擴散力后外力方程的求解過程。同時,考慮到室內邊界條件的限制,將狄利克雷條件和諾依曼條件相... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

風力和空氣阻力對煙霧運動的影響

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

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


本文編號：2898718