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讲师大咖面对面,有问有大收获多。三、模型评价
下面针对建筑消防性能化设计计算方法的确定性模型需要重点评价的几个方法进行论述。
(一)计算模型的适用性
以火灾动力学软件FDS为例,它可用来模拟火灾热和燃烧产物的运输、气体和固体表面之间的辐射和对流传热、热解、火灾蔓延与增长、喷淋等。对于开放空间或燃料控制的火灾,FDS能相对准确地进行模拟。但FDS的局限性在于其限于低速流动模拟;通过分解压力项,处理状态方程,从而滤除声波的影响。针对相对封闭房间内氧控制的火灾场景,有可能会发生爆燃现象,在此过程中压力波对火焰的传播起着较大的影响。在模拟此类火灾场景时,尽管FDS能模拟并有可能获得看似正确的计算结果,但从模型基本理论上已不再适用。因此,针对计算模型的适用性问题,不仅要从计算结果进行考虑,还要从模型的自身假设进行分析。计算软件为了能够模拟更多的问题,往往采用普适性的算法,对于有些根本不满足计算模型理论的场景,计算结果也可能会与实验结果偏差不大,这样的结果不能轻易相信,且也不能说明类似这样的场景就可以采用这样的方法来计算。在计算模型理论都无法满足的情况下,根本就不允许采用这样的模型来进行计算。
(二)计算的收敛性
在数值方法中,需要对连续性的数学模型进行离散化后再求解,也就是用一个离散的数值模型来近似模拟。时间和空间都需要离散化。一个连续性的数学模型有很多不同的离散方法,形成很多不同的离散模型。为了获得一个好的近似解,要求离散模型能够模拟连续模型的性质和行为。这就要求离散方法采用高阶精度的格式,同时要保证其不会带来计算结果的非物理振荡,能更好地收敛于真实解。
对于定常模拟来说,只需要求最终的计算结果逼近真实解。但对于非定常模拟来说,则要求每一计算时间步内的结果也要收敛,且要达到能接受的计算精度。如果模型没有发生时间步的截断而且能保持长的时间步,那表明该模型没有收敛性问题,反之如果经常发生时间步截断,那模型计算将很慢,收敛性差。时间步的大小主要取决于非线性迭代次数。如果模型只进行一次非线性迭代计算就可以收敛,那么表明模型很容易收敛;如果需要2~3次非线性迭代计算,则模型较易收敛,如果需要4~9次非线性迭代计算,则模型不易收敛,大于10次的模型可能有问题。