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传热子模型在火灾网络模型中的应用及求解方法与求解收敛性研究

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严治军教授、王厚华副教授、罗嘉陵、罗庆、何春霞等人的卓越研究工作开创了我国火灾网络模型研究的新局面。在此基础上，网络模型的深入及拓展研究成为新的课题。如网络模型中子模型的进一步完善，换气树的自动生成，软件的智能化，场、区、网复合模型，网络模型在性能化设计中的应用，在消防疏散中的应用等等都可以作为进一步研究的方向。本文主要涉及以下几个方面： 1) 软件计算收敛性态 在房间数目很少的情况下，软件开发的前期成果能在总体上成功预测建筑火灾的发展过程，当房间数目增加到一定的数目(如9)，软件计算将出现剧烈振荡的问题，预测结果极不理想。本文改进了软件对净质量流量、正、负质量流量的求解，保证了三者之间的严格守恒关系。经过改进，软件的预测结果更可靠，更可信。 结合稀疏矩阵技术，比较了MaTLAB中线性方程组的三种求解方法，三种求解方案计算的结果在精度上都能满足要求。当结合稀疏存储技术运用除法指令求解时，软件的计算速度明显优于其它两种求解方案。 2) 建筑物围护结构传热子模型 本文分析了在火灾环境下，墙体的蓄热作用对房间空气温度的影响。通过简单的计算表明，火灾环境下，如果忽略墙体的蓄热作用，将使房间空气温度计算产生较大偏差。 在火灾环境下，忽略高度和宽度方向的温度变化，采用一维热传导方程，建筑、围护结构适用两种传热模型：有限厚度模型和半无限大厚度模型。前期成果采用的是有限厚度模型，本文从半无限大固体导热问题的解析解出发推导出半无限大传热模型的计算公式，并给出了其适用条件。由于本文的半无限大传热模型只需求解围护结构表面温度，省去了内部温度分布的求解，能节省相当可观的计算量。将半无限大传热模型嵌入烟流软件，并以这两种传热模型应用于网络模型的计算结果与日本资料数据进行了对比。网络模型应用这两种围护结构传热模型的计算结果都能与资料数据很好的吻合。在计算速度上，计算表明采用半无限大模型有较大的优势。 3) 软件代码及操作界面的完善： ① 修改了上述两个方面的研究涉及到的相应软件代码或操作界面。 ② 原软件不显示读取的数据文件名，本研究对此进行了修改完善。 ③ 原软件不显示计算中已经耗费的时间，也不能估计计算需要的时间，本研究对此进行了修改完善。

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