FDS 前端處理器 P YRO S IM 簡介

壹、 PyroSim 介紹

Thunderhead Engineering PyroSim 簡稱 PyroSim，是由美國標準技術研究院

（National Institute of Standards and Technology ，NIST）研發的，專用於火災動態 模擬類比（Fire Dynamic Simulation，FDS）的軟體。美國國家標準與技術研究院

（NIST）直屬美國商務部，從事物理、生物和工程方面的基礎和應用研究，以及 測量技術和測試方法方面的研究，提供標準、標準參考資料及有關服務，在國際 上享有很高的聲譽。PyroSim 是在 FDS 的基礎上發展起來的，它為火災動態模擬

（FDS）提供了一個圖形化使用者介面。

PyroSim 提供二維和三維幾何創建功能， 並可使用旋轉、複製、移動等等功 能簡化空間建立之程序。現代建築外觀的多樣 化及量體的大型化增加了分析者建 立模型之難度，為了能有效提高分析者運用 FDS 之效率，使用可視化之建模軟 體創建空間之模型並設定空間之邊界條件，除了可降低建模之困難度，亦可減 少分析者在空間建立及邊界條件設定發生錯誤之可 能，或是在第一時間即可進 行修正。

PyroSim、FDS 及 Smokeview 均為美國標準技術研究院 NIST 研發的針 對建築火災仿真模擬的軟體。其屬於一套火場氣體流動計算軟體，是 CFD 的一種。與 CFD 軟體結構相似，這套火災仿真模擬軟體也分為前處理、求 解器、後處理三個部分，PyroSim 既為前處理階段，FDS 屬於求解器，而 Smokeview 屬於後處理部分。

貳、 PyroSim 建模流程 1. 建立幾何物體（Obstruction）

在 PyroSim 繪圖的介面中，可透過直接建立 3D 模型或是透過 2D 分別繪製 各樓層空間幾何，在 2D 的建構模式中，可匯入建築平面圖做為考，可支援之檔 案格式如 bmp, dxf, gif, jpg, png, tga, 及 tif，複雜之建築空間以 2D 方式進行較 為快速。

2. 設定表面性質（Surface）

此步驟用於定義固體（solid）以及通風口（vent）之性質，在此，固 體表面可 定義熱傳導、或是燃燒性質；通風口則可定義風速或溫度等性 質。

3. 設置排煙設備（Devices）

建模過程中可依建築設計建立撒水設備、火警探測器以及機械排煙設 備， 前兩項均屬設備（device）之設定，而機械排煙設備則以通風口

（vent）進行設 定，其中火警探測器目前具有連動其他設備之功能，此功 能亦大為提升模擬之真實度。

4. 設置量測點（Devices）

運用 FDS 計算之前，分析者須先由建築模型判斷模擬空間內何處具有重要 之 分析結果，如 CO、溫度、能見度、熱輻射及速度場等，由事前之規劃，模 型建 立時即進行量測點設置，量測點對於不同之量測對象可分氣體及固體之量 測點（gas phase and solid phase device），在量測點設置處可獲得對應時間之量化 數據。

5. 設定初始條件

模型空間內之初始環境條件亦可在 PyroSim 平台設定，初始條件一般 以設定 環境溫度為主。

6. 設定邊界條件

模型之邊界條件設定即為重要，在建築空間開口部以及外氣是否有速 度場 之存在均應詳細考慮以進行設定，對於與外氣連通或是自然風影響 均可透過通 風口（vent）進行設定。

7. 劃分網格（Meshes）

透過 Meshes 可將所建之模型劃分網格，就網格大小可分為單一網格

（Uniform Meshes）及非單一網格（Nonuniform Meshes），在較為龐大之模型內 使 用單一網格易造成網格數過多導致運算時間過長或是無法分析之情形，當網 格 數目過多但放大網格大小又會導致計算結果誤差過大之情況下，建議使用非 單 一網格，將模型切割為多個空間，在各空間以不同大小之網格進行劃分，一 般 以火源附近區域使用最小之網格，而向外區域則可略為放大。不論是以單一 網 格或是非單一網格進行網格劃分時，分析者均應進行網格測試，以找尋合理 之 網格大小。

8. 設定計算條件（Simulation parameter）

在此可設定模型運用 FDS 計算之時間及求解方法，運算時間以秒為單 位，而 求解方法可選擇 Large Dddy（LDS）或是 Direct Numerical

（DNS）。