1.概述

在本教程中，我们将演示如何向模型中的表面添加基本材料属性，以及如何在表面上分层这些属性。在本教程结束时，您将从祝融FDS材料库中添加材料，添加自定义材料，并创建代表绝缘墙的分层表面。

2.开始前

在开始本教程之前：

• 在本教程中，请访问祝融FDS用户手册作为参考。
• 通过完成基本数据输出教程了解数据输出的基础知识。
• 下载本教程的几何文件：船屋模型。

3.介绍

祝融FDS 中的材料是真实世界材料属性的表示，包括密度、电导率、发射率和比热。这些属性可用于定义 FDS 中任何表面的属性。在更复杂的模型中，材料可用于定义固体材料内部甚至某些液体燃料内部发生的固相反应。在模拟过程中，此处定义的任何反应甚至可用于生成其他材料来代替反应材料。

我们将在之前的祝融FDS 基础教程中创建的模型中对简单的消防系统进行建模。从头开始重新创建此几何体将很乏味枯燥，并且也无法实现与外部模型中提供的相同细节级别。

4.导入几何模型

• 下载要导入的几何文件：船屋模型。
• 在窗口最上方选择“导入”图标按钮或者单击“文件”菜单栏下的“导入“选项。
• 在文件导入对话框中，选择之前下载的IFC文件，然后单击”打开”。
• 将文件的长度单位选择为m，然后单击下一步。
• 勾选“将几何移动到原点（0，0，0）”选项。

现在，您应该可以看到导入文件窗口，如图1所示。此对话框会自动检测您尝试导入的 CAD 模型的类型，并引导您完成导入模型所需的步骤。 它还提供了调整模型的工具，方便您在祝融FDS中使用模型。

现在窗口中已经是模型的结果，如图3所示，可供您在火灾模型中使用。

图1 导入的“船屋模型”模型

5.使用导入的几何图形创建模型

导入 CAD 模型后，让我们来看看如何使用几何体并在祝融FDS中创建火灾模型。

5.1 楼层管理

通过图3所示可以看到模型有3层，假设在1层设置起火点，需要将除1层以外的楼层隐藏掉，按住Ctrl键多选楼层然后鼠标单击右键选择“隐藏对象”，所选的楼层在3D界面会隐藏显示，如图5所示。

图2 1层模型单独显示

5.2  设置火灾模型

通过5.1小节的步骤将除1层以外的楼层都隐藏掉了，现在可以在1层创建一个简单的火灾，类似于您在基础教程中创建的火灾。本小节的详细步骤说明将很简短。 如果您在这里遇到困难，请参阅基础教程，了解有关创建火灾的更详细步骤。要创建火灾：

• 在窗口上方菜单栏“设置”下选 择“数据库”，点击“反应”导入“POLYURETHANE”。
• 创建新的表面“燃烧器”，命名为“Fire”，并在右侧的燃烧器属性栏中将“单位面积热释放率”设置为660kW/㎡。
• 在1层房间内绘制一块1m x 1m x 0.4m的平板障碍物。
• 将板障碍物Z位置设置为7.5m。
• 将障碍物表面指定为Fire，如图6。

图3 绘制板障碍物并赋予燃烧器表面

• 在板障碍物上方添加一个热电偶，Z位置设置为15m。
• 点击新创建网格，在网格处右键选择“开放网格边界”选项，添加 OPEN 网格边界条件，通过在导航视图中的通风口新组中删除关联的 ZMIN 通风口，移除 ZMIN 处的 OPEN 边界。
• 在菜单栏中“分析“的”模拟参数”对话框中将模拟结束时间设置为60s。

使用导入几何体的火灾模型现已完成，现在可以进行模拟仿真了。

6.材料

6.1从材料库添加材料

祝融FDS预加载了从 NIST 提供的带有 FDS 的验证分析中收集的材料，并在材料描述中引用了反应的来源供您参考。这个库是有意限制的，这里的材料是更多的例子而不是经过验证的模型。该库应该用作您构建自己的材料库的起点，而不是作为数据参考。但是，这些材料足以用于简单的教程和测试模型。

开始：

• 打开第三个教程中创建的importing_geometry.zr文件。
• 使用“设置”下“数据库”，在分类的下拉框选择“材料”。
• 在右栏中，选择GYPSUM材料和INSULATION材料。
• 单击对话框中间的左箭头将这些材料添加到左列。
• 单击关闭以完成将材料添加到您的模型。

图4 将材料添加到模型后的对话框

添加完成后，在导航视图中点击添加的材料，查看选定材料的属性框的“热属性”模块，如图2所示，您可以看到为此材料定义的热属性。您还可以在对话框顶部的说明中看到该材料的引用。

图5 材料属性框显示了您刚刚导入的GYPSUM的“热属性”模块

6.2 定义自定义材料并将其添加到库中

您需要能够创建自己的材料以用于您自己的模型。

要创建您自己的材料：

• 在导航视图中点击“材料”，单击新建材料以打开新材料属性框。
• 修改材料ID为“OAK“，创建一个名为OAK的新实体材料，然后回车确定。
• 修改材料的密度数值为545、比热容为常数2.385，电导系数为常数0.17。暂时默认放射率和吸收系数为原数值。

图6 材料属性框显示您刚刚创建的材料OAK的热属性模块

您现在已经创建了一个自定义材料。

7.将材料应用到表面

现在您已经定义了一些材料，下一步是在您的模型中使用它们。您可以通过将这些材料应用到表面来完成此操作。步骤如下：

• 在导航视图中双击表面Door-Frame 。（当您在“导入几何“基础教程中导入模型时，此表面已导入。）
• 将表面类型切换为层状。
• 在材料层次模块中，点击右侧加号新增一行。
• 输入厚度值0.01m，编辑材料成分选择材料OAK，质量分数为1.0。
• 单击确认保存并应用您的更改。

图7  自定义的Door-Frame表面

您之前输入的材料属性现在应用于模型中使用Door - Frame表面的每个对象！

8.将多种材料应用于表面

在单层材质的基础上，您现在将定义一个具有多层材质的表面。具体来说，您将制作一个简单的隔热内墙模型，由一层石膏板、一层隔热层和另一层石膏板组成。该过程与您刚刚修改的Door - Frame表面非常相似：

• 在导航视图中双击Default Wall表面。（此表面是在导入模型文件时导入的）
• 将表面类型切换为层状。
• 在材料层次模块中，点击右侧加号新增一行。
• 输入厚度值0.01m，编辑材料成分选择材料GYPSUM，质量分数为1.0。
• 使用值0.09m, 1.0，INSULATION重复此过程。

图8 定义的Default Wall表面

您的表面现在应该类似于图 8。这是美国内墙的粗略模型（ 1/2 英寸松木立柱两侧各有 1/2 英寸的石膏板），中间添加了一些绝缘材料。这些材料属性现在应用于模型中的使用Default Wall表面对象。

9.结论

您现在应该熟悉在祝融FDS中如何导入模型、创建和使用材料以及分层表面。