入门篇

第1章　PyroSim基础

1.1　初识PyroSim

1.1.1　PyroSim概述

Thunderhead Engineering PyroSim 简称PyroSim，是由美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）研发的，是专门用于火灾动态仿真模拟（Fire Dynamic Simulation，FDS）的软件。美国国家标准与技术研究院（NIST）直属美国商务部，主要从事物理、生物和工程方面的基础和应用研究，以及测量技术和测试方法方面的研究，提供标准、标准参考数据及有关服务，在国际上享有很高的声誉。

PyroSim是在FDS的基础上发展起来的，它为火灾动态模拟（FDS）提供了一个图形用户界面。它被用来创建火灾模拟，准确地预测火灾烟气流动、火灾温度和有毒有害气体浓度分布。软件以计算流体动力学为理论依据，仿真模拟预测火灾中的烟气、CO等毒气的流动、火灾温度及烟气浓度的分布；该软件可模拟的火灾范围很广，包括日常的炉火、房间火灾以及电气设备引发的多种火灾；软件除可方便快捷地建模外，还可直接导入DXF和FDS格式的模型文件。

PyroSim最大的特点是提供了三维图形化前处理功能，可视化编辑可实现在构建模型的同时，可方便查看所建模型，使用户从以前使用FDS 建模的枯燥复杂的命令行中解放出来。

在PyroSim里面不仅包括建模、边界条件设置、火源设置、燃烧材料设置和帮助等模块，还包括FDS/ Smokeview的调用以及计算结果的后处理，用户可以直接在PyroSim中运行所建模型。

PyroSim广泛应用在以下领域：

①性能化建筑防火设计；

②消防安全评估之后的项目验收评估；

③火灾事故调查；

④灭火实战与训练；

⑤用于火灾科学研究；

⑥火灾自动探测与报警系统的开发等。

PyroSim是一款人机互动、图形化的用户界面（前端）的火灾模拟软件（FDS）。 FDS模型可预测烟雾、温度、一氧化碳及其他物质在火灾过程中的流动及变化规律。仿真模拟的目的在于确保建筑物的安全。在建筑设计阶段，利用FDS仿真模拟结果，评估建筑物的火灾安全性；此外还可用于建筑物的火灾事故的调查，以及用于协助消防队员的培训。

FDS是由美国国家标准与技术研究院（NIST）（McGrattan等，2007）开发的一个功能强大的火灾模拟器。FDS以计算流体动力学（CFD）为基础，适用于模拟低速和热驱动流的火灾场景，可灵活地模拟多种火灾，如炉火、储油罐火灾。FDS和可视化的程序Smokeview集成到PyroSim。

PyroSim界面可直接输出反馈，确保FDS输入文件格式的正确性。用户可以在公制或英制单位间进行选择，也可随时在两者之间进行切换。此外，PyroSim还提供了高级的二维和三维几何创建功能，如斜墙、背景生成、灵活复制、对象分组，灵活地显示选项，以及拷贝和障碍物的复制。用户可以导入含有3D面或2D线的DXF文件，将在PyroSim（第3章）中用于创建3D结构。

1.1.2　PyroSim购买与安装

（1）PyroSim购买　PyroSim的试用期超过30天，用户必须购买新授权码。在PyroSim网站可以找到购买选项的列表。用户也可以在网上或通过电话购买PyroSim。

用户可以填写网站安全订货单在线购买PyroSim，网址：

https：//www.thunderheadeng.com/PyroSim/buy.php。

加密的邮购表格和Thunderhead Engineering（公司）不保留用户信用信息。一旦网上交易成功，用户将收到一个注册码。接下来按软件注册说明激活授权码。

（2）PyroSim安装

①系统要求　PyroSim在Microsoft Windows操作系统上运行。系统RAM为256MB以上，并配有OpenGL1.1或更高版本的图形显卡。用户要想得到更为逼真的模拟效果，建议计算机系统内存为2GB以上，图形卡至少为128MB，CPU为双核或四核。PyroSim可以在multi-core/multi-processor电脑上并行处理。

②互联网升级/安装　用户可以直接从互联网下载PyroSim免费试用版，网址为：http：//www.PyroSim.com/。如果用户已有PyroSim的安装软件，若使用的是Host ID版（2008.1或更高版本），安装程序将自动更新PyroSim版本，而用户的授权码不变。如果用户使用的是旧版本，需要从support@thunderheadeng.com重新申请一个新授权码。

安装PyroSim时，确保用户对计算机具有管理员权限。

从互联网上安装PyroSim：

a．PyroSim网站：http：//www.PyroSim.com/。

b．按照说明下载试用版。

c．安装程序下载后，双击SETUP.EXE。

d．按安装步骤安装。

③CD安装　如果用户有一张装有PyroSim的CD光盘，可以按照以下步骤安装到用户的计算机上。为确保用户能够使用最新版本的PyroSim软件，用户可从互联网上对软件进行升级。

从CD安装PyroSim

a．将装有PyroSim的CD光盘插入用户计算机的CD-ROM驱动器。

b．安装程序会自动启动。如果不能自动启动，用户可手动启动。方法为：打开Start菜单，单击Run，键入D：\SETUP.EXE（其中D是用户的CD-ROM驱动器的盘符），然后单击OK。

c．按照安装程序步骤进行安装。

④使用不同的（新的或64位）FDS可执行文件　NIST定期提供FDS和Smokeview的维护版本，有关FDS和Smokeview版本的信息显示在输出对话框的顶部。使用新的（或64位）可运行的PyroSim：

a．从NIST（http：//fire.nist.gov/fds/）下载所需的PyroSim，并将其保存在用户的计算机上。

b．在File菜单上，单击Preferences。

c．打开已下载到用户的电脑的FDS Execution，点击Folder文件。

d．单击OK，关闭Preferences对话框。

1.1.3　软件产品登记

用户购买得到一个注册码，这是软件运行的秘钥。用户必须在Licensing and Activation对话框输入这个注册码。使用网上激活注册码：

①开始PyroSim。如果目前安装的PyroSim未经注册，Licensing and Activation对话框会自动出现，用户可以跳到第③步。

②在Help菜单上，单击Licensing。

③选择Online Activation选项。

④在Key中输入注册码，如图1.1所示。

⑤单击Activate按钮。

（1）转移许可　用户的注册码转移到另一台计算机：

①在Help菜单上，单击Remove License...。

②单击OK，将永久删除用户的许可证。

③对话框显示注册码已被成功删除。复制另一台计算机的机器码并与Thunderhead Engineering（公司）联系，为这台计算机补发注册码。

④关闭Remove License对话框，PyroSim退出当前用户。

（2）更新PyroSim　更新PyroSim版本，只需运行更新PyroSim版本的安装程序即可，用户当前运行的程序文件将被删除，替换为更新的版本，用户的注册码保持不变。

如果是PyroSim永久性用户，用户的免费升级服务已过期，无法正常升级新版本的PyroSim，系统会要求重新安装老版本的PyroSim或购买更新的注册码。

1.1.4　安装网络版许可证

网络版许可证允许一个中央服务器上的多个用户同时运行PyroSim，用户需要取得网络版PyroSim许可证。许可证安装到一台计算机作为服务器，安装网络版PyroSim许可证的服务器，将通过网络对安装在任何地方的PyroSim许可证进行核对管理，服务器通过网络对多个装有PyroSim的终端进行许可管理。

（1）安装网络注册码管理　将网络版许可证安装在服务器计算机上，作为服务器的许可证。安装PyroSim网络注册码管理：

①下载PyroSim的注册码安装程序（PyroSim License Mgr-setup.exe）。文件从PyroSim下载页面下载。

②使用已注册的账户登录。

③运行PyroSim许可证安装程序。

在服务器上安装许可证（rlm.exe），PyroSim许可证服务器（theng.exe）用于管理服务器的实用程序。要启用网络许可证服务器，用户必须安装许可证文件。

（2）安装许可证文件　要激活用户的网络许可证，用户必须安装一个许可证文件。该许可证文件是由运营商根据用户提供服务器的主机名和主机ID生成的。

（3）服务器主机名和主机ID

①在Windows Start Menu菜单上，单击All Programs/PyroSim License Manager/Server Host ID。将出现一个命令窗口，显示服务器的主机名和主机ID，见图1.2。

②用户可以把自己电脑主机的名称通过电子邮件发给Thunderhead Engineering公司，邮件地址为：sales@thunderheadeng.com。此外，邮件还应提供用户的采购信息，以便了解用户需要什么样的许可。Thunderhead Engineering（公司）将回复给用户一个许可证文件（PyroSim.lic）。

③复制许可证文件（PyroSim.lic）到许可证安装文件夹，通常是C：\Program Files文件\PyroSim许可证管理文件夹。

④在Windows Start Menu菜单上，单击All Programs/PyroSim License Manager/ Restart License Service。用户必须重新启动计算机。在Windows Vista中，右键单击Restart License Service 许可证的快捷方式并选择Run as administrator。

服务器重新启动后，注册码文件将被载入到服务器运行文件，为客户端计算机提供PyroSim许可证核准的服务器已准备就绪。

1.1.5　服务器配置

用户可以用快捷方式检查服务器工作状态，它会显示一个简短使用服务器的文字报告，或通过监控快捷方式检查服务器的工作状态，它会显示一个简单的服务器状态的Web界面。这两种方法都会显示有多少个许可证在被使用，哪些用户正在使用注册许可证。

HOST aurora 4e7c365b 52100

ISV theng theng.exe theng.opt 52101

默认情况下，用户的许可证服务器使用TCP端口52100。如果用户通过个人防火墙软件或硬件防火墙访问服务器，用户必须配置防火墙，以允许TCP端口52100和52101通过。通过编辑许可证管理文件，配置主机的端口号和ISV线。用户必须重新启动服务器，使变更后的许可证文件中的端口号生效。此外，先前安装PyroSim分配的端口配置将被更新。

有几个高级选项提供给管理员对许可证进行管理控制，PyroSim许可证管理是基于网络访问许可证失败（RLM）进行的。服务器高级管理者参阅RLM终端用户文档，RLM文件可以在PyroSim许可管理安装文件夹中找到。

（1）PyroSim本地计算机上的配置　使用Licensing and Activation对话框配置PyroSim网络版许可证。

（2）为安装PyroSim配置网络版许可证

①启动PyroSim。如果安装的PyroSim尚未许可认证，Licensing and Activation的对话框就会自动弹出，用户可以跳到第③步。

②在Help菜单上，单击License。

③在Activation Method下，单击License Server。如图1.3所示。

④点击Server框中右侧按钮，编辑服务器名称和端口号。如图1.4所示。

⑤在Server框中，键入用户的主机名称。

⑥在Port框中，键入52100（或用户在许可证文件中的指定号码）。

⑦单击OK保存服务器连接设置，并尝试连接到许可证服务器。

这样就完成了网络版许可证的配置。用户就可根据需要将使用许可证签入、签出。

提示：服务器默认的端口号是52100。如果用户配置的端口号是在服务器许可文件下的主机线上定制的，服务器许可证文件将使用该端口号代替52100。

通过PyroSim.props配置文件，许可证服务器位置也可以被设置在客户端。设置PyroSim许可服务器属性为“端口@主机”，其中端口就是许可证管理中的端口号，主机就是服务器的名字。以前面的例子中使用的服务器名称“aurora”为例，可以写成：

PyroSim.License Server=52100@aurora

PyroSim.props文件的属性名称是区分大小写的，属性的名称必须按照所给信息准确输入。

1.1.6　启动与退出PyroSim

（1）启动PyroSim　本书主要介绍Windows操作系统下PyroSim程序的使用方法。当PyroSim程序安装成功以后，在Windows操作系统中就可以找到PyroSim的安装程序：开始>程序>PyroSim2010（如图1.5所示）。

（2）退出PyroSim　退出PyroSim的方式有两种：

①从窗口直接退出；

②从公用菜单退出：Utility>File>Exit。

1.2　PyroSim工作界面

PyroSim为用户建立火灾模型提供了四个编辑器：3D模式、2D模式、导航模式和记录模式。这些都可以显示用户现在的模型。当添加、移除或在一个模式中选择了一个物体，其他的模式也同时反映出这些变化。下面简要介绍这几种模式。

①Navigation View：导航视图。在这个视图下列出了模型中许多重要的记录。它可以使用户将用户的模型中几何体组成一个组，例如组成房间或者沙发。在这个模式下，定位和修改档案比较快捷。

②3D View：3D视图。这个视图中以3D形式显示了用户的火灾模型。用户可以以不同的视角查看用户的模型，也可以控制模型的外观细节，如平滑阴影、纹理和物体轮廓线，还可以改变几何特征。

③2D View：2D视图。在这个视图中用户可以快速地画出几何体，例如墙和家具。用户可以从三个视角查看用户的模型，也可以执行许多有用的几何操作。

④Record View：记录视图。这个模式给出了为本次模拟产生的FDS输入文件的预览。它提供了加入不经过PyroSim处理而直接输入FDS的自己的代码的方式。

1.2.1　导航视图界面

导航视图是在PyroSim主窗口左部的树状视图。如图1.6所示为使用导航视图的一个例子。当用户右键点击这个视图中的一个项目时，将显示PyroSim可以在这个项目上执行的功能。重新排列物体时，点选一个物体，然后拖拽至新的位置。

1.2.2　3D视图界面

运用3D视图可以迅速得到模型的视觉外观。导航选项包括标准CAD控制模式、Smokeview型的控制、游戏型的控制查看模型。

（1）3D轨道导航（3D Orbit Navigation） 点击激活3D轨道导航。这个模式的控制方式与许多CAD程序的控制模式相似。

旋转3D模型：单击后，左键点击模型并移动鼠标，模型将会随着用户点选的点旋转。

点选（或按住Alt键）并竖向移动鼠标。选择后点击并拖动来定义缩放范围。

点选（或按住Shift键）并拖动，可以移动模型在窗口中的位置。

选择物体并单击定义在选择物体周围更小的视线范围可改变视图的焦点。单击恢复包括整个模型的视角。

在任何时刻都可点击（或同时按下Ctrl+R）复位模型。

（2）Smokeview型的控制方式（Smokeview-like Controls） 点选View>Use Smokeview-like Navigation使用Smokeview型的控制方式。在这种方式下：

①鼠标横向与竖向移动分别控制场景绕X轴和Z轴旋转。

②按下Ctrl键，鼠标横向移动使场景沿X轴以90°旋转，竖向移动表示移动使场景沿Y轴远离或接近屏幕。

（3）第一人称视角（漫游）控制方式［First Person Perspective （Roam） Controls］　使用一个人穿过模型的视角来呈现模型时，在工具栏上点选。之后可以在模型中浏览，使用独立的控制按键移动位置。这个视角需要经过练习熟悉，但是熟练之后，它可以提供独特的视角。在漫游模式中：

①浏览3D模型时，左键点击模型并移动鼠标，就可以以鼠标的方向观察模型。

②按下Ctrl键不放，竖向移动鼠标向模型移动或远离模型，横向移动鼠标左右移动。

③按下Alt键不放，竖向移动鼠标，相对模型上下移动。

④滚动滚轮增加或减小视野（即缩放）。如果没有滚轮，请用缩放工具。

图1.7从显示了一个模型的外部视角，图1.8显示进入了模型后，向上朝屋顶看的视角。

1.2.3　2D视图界面

2D视图提供了模型的2D投影。2D视图的控制类似于3D视图。

2D视图中可以点击top、front或者side改变视向。

点选（或按住Alt键）并竖向移动鼠标。选择后点击并拖动来定义缩放范围。

点选（或按住Shift键）并拖动，可以移动模型在窗口中的位置。

选择物体并点击定义在选择物体周围更小的视线范围可改变视图的焦点。

点击恢复整个模型的视角。在任何时刻都可点击（或同时按下Ctrl+R）复位模型。