基于FDS 6.9.1的双层建筑火灾及烟气扩散模拟

FDS（Fire Dynamics Simulator）是一款专门用于模拟火灾动态的计算流体力学开源软件。软件由美国国家标准与技术研究院（NIST）和芬兰VTT技术研究中心联合开发。自1990年代初开始，FDS经历了从FDS1到FDS6的发展，FDS6计算效率更高，且添加了对新能源和特殊材料燃烧特性的支持。
软件采用大涡模拟（LES）方法精确计算火灾中的湍流现象，可实现对火焰传播、烟雾扩散、热辐射传递、建筑结构影响等模拟，广泛应用于建筑设计与安全评估、火灾事故分析、消防策略制定及火灾教育培训等领域。
本次实操，我们将通过双层建筑火灾及烟气扩散模拟，来介绍如何在超算互联网平台实现火灾动态模拟，算例名为“Town House Kitchen Fire”。操作流程如下：

一、配置资源

本次模拟需要提前配置相应的软硬件资源，包括：

1、硬件：支持同构计算的CPU资源

硬件支持CPU并行计算，您可以在算力市场申请使用相应配置的算力资源，本例使用的是“X86 64C 2.5GHz 256GB-西北一区【西安】”。如下图所示，您可以按照Step1→Step2的顺序，通过点击“我的资源”→“高性能计算”查看申请的算力资源。

2、软件：FDS 6.9.1

超算互联网平台已部署不同版本的FDS软件，可以直接申请使用。本次模拟使用的是由Intelmpi2021编译的FDS 6.9.1版本。
如下图所示，您可以按照Step1→Step3的顺序，通过点击“已购商品”→“应用软件”→“命令行”通过命令行快速打开软件。

二、准备计算所需文件

在使用FDS 6.9.1开始计算前，我们需要准备计算所需文件并上传至平台，包括.fds算例文件、.ini算例配置文件、.ssf后处理配置文件以及slurm作业脚本文件。

1、算例相关文件

在本地使用PyroSim软件对双层建筑进行三维建模、网格划分、并行分区，导出fds输入文件、SMV的ini配置文件等。算例模型及网格情况如下图所示。输出的fds文件如下图所示。&TIME定义了模拟的时间范围，本例的计算时间为61s；&DUMP定义了输出参数设置，本例为间隔0.1s记录一帧，共记录610帧；&MESH定义了网格属性，本例的网格分区数为2，分别为Mesh01、Mesh02。其余参数用于设置材料属性、边界条件、燃烧反应等。

2、slurm作业脚本

超算互联网平台通过命令行的方式使用FDS软件、通过Slurm作业调度系统进行作业提交、查询、修改等操作。为将计算任务提交至超算平台，需要将相关计算命令写入到slurm脚本中。脚本内容包括两部分，一部分为slurm命令，另一部分为FDS运行命令。如下图所示。其中：本算例网格分区数为2，需要使用2个CPU核来进行计算。这里设置N=2，n=2，即使用两个节点，每个节点使用1个CPU核进行计算。