第六章 性能式設計軟體應用
第二節 火災煙氣模擬軟體 FDS 簡介
「火場數值模擬軟體 FDS（Fire Dynamics Simulator）」是由「美國國家標準 與技術協會 NIST（National Institute of Standards and Technology）」機構下之「建 築與火災研究試驗室 BFRL（Building and Fire Research Laboratory）」所研發，
FDS 是近幾年來全世界各國對於火災研究的使用者所使用最多的電腦火場數值模 擬軟體。
FDS 係為火災熱流之計算「流體動力 CFD（Computational Fluid Dynamic）」
模式，並採用「LES（Large Eddy Simulation）方程式」的火災模擬軟體，可利用 於模擬三維空間的火災情境，將模擬範圍分割為若干立方體計算「網格
（Computational Grid）」，利用數值方式求解各項守恆之方程式，因此格點劃分 的越細微，計算上也越繁雜，所需之時間亦相對較久，但結果會較為合理精確，
可以精確地預估火災發生時火場的壓力、溫度、速度與煙流流動等火災的物理數 據。
壹、 Smokeview
Smokeview 是結合 FDS 的一個數據產出後的處理軟體，當計算完成後，透過 Smokeview 以 2D 圖形及 3D 動畫的效果，將空間狀況與模擬結果輸出至螢幕上，
對於火災現場之溫度、熱傳導、熱輻射、熱對流、𝑂2濃度、𝐶𝑂2濃度、𝐶𝑂濃度、
可視距離等欲獲知之參數，可方便使用者可以從螢幕上清楚及簡單地呈現及了解 整個火災發展之過程與模擬結果。其軟體架構圖如下圖所示。
圖 6- 1 FDS 軟體架構圖（資料來源：本研究繪製）
貳、 FDS 與 Smokeview
火場數值模擬軟體 FDS 為一種「場域模式（Field Model）」，相較於「區域 模式（Zone Model）」，對於火場實際之狀況有更精確的模擬，而隨著電腦技術 不斷地進步，亦逐漸解決了 FDS 對電腦運算能力的要求。
對於火場數值模擬軟體來說，後續處理應能清楚及簡單地呈現出模擬結果。
FDS 具有完善之後續處理程式 Smokeview，首先針對欲模擬之對象物及所需輸出
（Output）之結果建立一輸入檔（Input），包
括：.smv、.sf、.bf、.part、.s3d、.iso、.q、.ini，再經由 Smokeview 以觀看整個模 擬計算過程，對於模擬火災中煙層流動方向、煙層溫度、煙層下降速度、煙層厚 度、火場能見度、燃燒熱釋放率（HRR）、可燃物燃燒速度、自動撒水頭撒水動 作及撒水分佈、感熱式探測器動作、通風設備、火場溫度分佈、壓力、熱傳導、
熱輻射、熱對流、O_2濃度、CO 濃度、CO_2濃度、可視距離、排煙設備動作……
等欲獲知之參數，均能以 3D 動畫之方式清楚地呈現。
FDS 附有一完整「資料庫（Database）」，內含有多種常用材質（木材、塑
膠、鋼等）及燃料（煤油、酒精等）的熱物理特性參數、化學反應參數及撒水頭 等，可省去使用者尋找特定參數之困擾。
NIST 建置有廣泛的火場實驗資料庫，FDS 可與這些實驗進行比對，因此程式 的可靠度及精確度極佳，足夠提供予防火工程使用。
FDS 可至 NIST 網站（http://fire.nist.gov/fds）免費下載軟體，其取得容易、安 裝簡單迅速、節省研究經費、同時更新快速。
Zone Model
場域模式 Field Model
煙生成率
電腦網格 Computational Grid
自然排煙
電腦網格 Computational Grid
機械排煙
(𝒌𝒈 𝒔⁄ )
𝑉
𝑒=
0.4
60 ( 𝐻
𝑠𝑡− 1.8 𝐻
𝑡𝑜𝑝− 1.8 ) 3.9(𝐻
𝑐− 1.8)𝑤
23電腦網格 Computational Grid
研究方法 適性原因