面向室内火灾模拟分析的三维场景建模方法研究

发布时间：2017-07-18 06:01

  本文关键词：面向室内火灾模拟分析的三维场景建模方法研究

  更多相关文章： 建筑物 火灾模拟 场景建模 FDS OAM 可视化

【摘要】：随着社会经济和城市建设的飞速发展,建筑物内部结构越发错综复杂,一旦发生火灾,对人们生命和财产的危害不可估量。研究人员针对此问题进行了较为深入的研究,并开发出了一些用于火灾模拟的分析软件,但这些软件偏重于专业应用分析,而建筑物场景的复杂构造导致场景模型的建模效率非常低下,对于建筑室内火灾模拟场景的高效建模方法的研究在今天愈显重要。本文以火灾动态模拟模型(Fire Dynamics Simulator,FDS)为本文的研究对象,研究了面向室内火灾模拟分析的三维场景模型,实现由现有的三维建筑数据模型到室内火灾场景的快速建模,并将室内火灾模拟结果进行可视化表达,从而跨越GIS与三维城市建设中火灾模拟领域的专业应用模型之间的鸿沟。本文的研究内容主要包括:(1)研究了面向FDS的室内火灾模拟场景三维数据模型。在国内外地理学、建筑学及火灾模拟相关领域的理论研究指导下,构建面向FDS的室内场景三维数据模型,主要对FDS场景模型中的室内实体、空间实体关系、火灾属性、几何表达进行梳理,详细论述了其语义、几何、属性、关系信息的概念模型,并建立其相应的逻辑表达方式与物理存储模式。(2)提出了一种基于OAM的室内火灾模拟场景模型构建方法。在面向FDS的室内场景三维数据模型基础上,研究基于开放建筑数据模型(Open Architecture Model,OAM)的实体几何、关系、属性等信息的提取转换与构建方法,实现边界关系的推导、火灾属性信息的完善、不规则实体和规则实体几何信息的提取,构建完整的室内火灾模拟场景模型,以满足火灾模拟分析的应用需求。(3)实现了面向FDS模型的可视化表达。对FDS的输出结果进行分析,研究基于VTK的几何、矢标量值的转换与提取方法,将FDS与Paraview软件相结合,实现各项结果的直接表达或组合表达,形象直观的展现火灾烟气和热传递过程随时间的变化。研究结果表明,本文以OAM模型和FDS的室内场景模型为基础,设计的室内火灾模拟场景建模方法大大地节省了手工生成火灾场景所耗费的时间和人力资源,可以有效地实现GIS三维数据模型到室内火灾模拟场景模型的快速构建。这将促进建筑物内部火灾模拟分析的发展,促进测绘领域和地理信息产业在三维城市建设方面的理论发展。
【关键词】：建筑物 火灾模拟 场景建模 FDS OAM 可视化
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X928.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 研究背景与研究意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 国内外研究现状综述11-20
• 1.2.1 室内火灾模拟模型12-15
• 1.2.2 室内空间火灾模拟的场景构建方法15-18
• 1.2.3 典型建筑模型对于火灾模拟的支持能力18-19
• 1.2.4 研究现状小结19-20
• 1.3 研究目标与研究内容20-21
• 1.3.1 研究目标20
• 1.3.2 研究内容20-21
• 1.4 技术路线及拟解决的关键问题21-23
• 1.4.1 技术路线21-22
• 1.4.2 拟解决的关键问题22-23
• 1.5 论文结构23-24
• 第二章 面向FDS的室内火灾模拟场景模型24-41
• 2.1 FDS概述24-25
• 2.2 FDS火灾场景的概念模型25-31
• 2.2.1 几何信息描述26-27
• 2.2.2 属性信息描述27-29
• 2.2.3 关系信息描述29-31
• 2.3 FDS火灾场景的逻辑模型31-32
• 2.4 FDS火灾场景的物理模型32-40
• 2.4.1 FDS输入文件几何信息分析33-36
• 2.4.2 FDS输入文件属性信息分析36-39
• 2.4.3 FDS输入文件关系信息分析39-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 基于OAM的室内火灾模拟场景模型构建41-57
• 3.1 OAM建筑物数据模型41-44
• 3.1.1 OAM建筑物数据模型概述41
• 3.1.2 OAM建筑物数据模型表达41-44
• 3.2 基于OAM的FDS火灾模拟场景建模44-55
• 3.2.1 火灾模拟场景建模分析44-46
• 3.2.2 关系信息的提取46-47
• 3.2.3 几何信息的提取47-52
• 3.2.4 属性信息的完善52-55
• 3.3 本章小结55-57
• 第四章 室内火灾模拟结果可视化表达57-71
• 4.1 火灾模拟结果展现方式57-60
• 4.2 输出文件分析60-62
• 4.3 可视化表达62-70
• 4.3.1 VTK文件格式62-65
• 4.3.2 基于VTK的文件转换65-68
• 4.3.3 Paraview可视化表达68-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 原型系统设计与实现71-88
• 5.1 原型系统设计71-72
• 5.1.1 系统设计目标71
• 5.1.2 系统运行环境71
• 5.1.3 系统功能模块设计71-72
• 5.2 原型系统实现及案例分析72-87
• 5.2.1 原型系统实现72-82
• 5.2.2 案例分析82-87
• 5.3 本章小结87-88
• 第六章 总结与展望88-90
• 6.1 论文总结88-89
• 6.2 工作展望89-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-95
• 攻读学位期间的研究成果95-96

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本文编号：556250