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FDS中文版:用户指南与免责声明
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更新于2024-07-13
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FDS中文版.pdf是一份详细的指南,用于介绍如何运用火灾动力学模拟模型FDS。这份文档并非侧重于基础理论,而是作为用户手册,提供了模型的操作步骤和实例,帮助用户理解和执行模拟。它假设读者已经具备一定的流体力学、热力学、燃烧学和传热学知识,因为软件和用户向导提供的指导主要以输入参数的描述形式存在,对于高级理论的深入讲解则依赖于配套的技术参考指南[1]。 FDS用户指南着重于软件的实践操作,如如何通过FDS可视化程序Smokeview进行模拟设计,尽管这部分内容在用户指南中有所涉及,但全面的Smokeview用户指南可在"Smokeview版本4的用户指南"中找到。指南中还包含了对两者协同使用的简要说明,强调了FDS的专业性,适合有研究能力的用户或在决策中寻求辅助的合格人员。 然而,使用者需明确的是,NIST并不为FDS的用户保证其性能或适用性,用户自行承担在特定应用中的选择责任,以及根据FDS结果做出的决策可能产生的后果。模型的开发研究历经约25年,其中涉及众多研究人员的贡献,但文档特别提到了CAML的Ronald Rehm、Howard Baum、Darcy Barnett、Dan Lozier、Hai Tang以及BFRL的Dan Corley等关键人物在模型设计和初期实现中的作用,同时Jim Sims在软件可视化方面的贡献也被提及。 此外,指南还提醒读者,本指南中提到的硬件和商业软件并未获得NIST的官方推荐,它们是否适用于特定目标并不意味着它们是最优选择。因此,使用FDS进行火灾安全模拟时,必须谨慎对待,因为模拟结果可能不精确,可能导致误导,所有结果都需要由经验丰富的用户来评估和确认。
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FDS 读取输入文件作为标准输入 (用符号 ―<‖指明 ),并在屏幕上写出鉴别后
的输出结果。 与FDS的以前版本不同,诊断信息自动写入一个 CHID.out. 文件, 不
改动屏幕输出至一个文件。
Unix/Linux: 改变地址名录至当前例子的数据文件,然后键入以下内容运行:
fds4 < job_name.data
输入参数在标准输入中读取, 错误陈述和其他诊断信息在屏幕中写出。 在后台
中运行:
fds4 < job_name.data > job_name.err &
注意,在以上的后一种情况中屏幕输出结果保存在输出文件 job name.err 中 ,
其详细的诊断信息自动在文件 CHID.out 中保存, 其中 CHID 是一个字符串,通常
在输入文件中名字是 job_name 。最好在后台运行以便不影响控制台进行其他工作。
3.2.2 进行一次 FDS运算 ( 多处理器方案 )
使用多处理器和多个 RAM 进行计算机联网运行 FDS 比使用单处理器要难得
多。计算机之间的接通还需要更多的技术, 包括在每台机子上创建用户、 地址分配、
提高网络速度、计算机之间相互观测等。其中一些细节可通过并行处理软件处理,
另一些则不能。虽然这一处理过程在未来的几年中必将得到简化,但目前来说,并
行处理仍是较新的技术,对于其使用者要求更高的操作系统和网络连接专业技术知
识。
FDS使用 MPI ( 数据传输接口 ) [3] 使多台计算机进行一次运算工作。实际上,
此时运算工作被分解给多个网孔,一个处理器对应一个网孔。每个处理器运行一个
给定网孔的 FDS任务(称为一个分支) , MPI 负责处理网孔之间信息的传输。 像
存在不同的 Fortan和C语言编译器一样,也存在不同的 MPI实现方式,其本质上都是
一个 FDS的调用子程序库,在快速网络之间进行数据传输。子程序调用标准化已经
被广泛接受,这使不同的商家和团体在开放的工作平台工作的同时可以自由的开发
完善软件。
FDS并行处理的执行方式取决于安装的 MPI实现方式。为避免产生任何冲突,
并行处理时不使用单处理器运行时采用的简单命令提示符风格,而是通过寻找输入
文件名的方式。即打开一个只有一行的 fds.data文本文件并提取其第一行。文件
fds.data 应只包含真实输入文件 job name.data的文件名。
注意,文件名区分大小写。
在NIST中,目前FDS并行处理是通过局域网 (LAN, 100 Mbps) 联接的 Windows
PCs (个人计算机)或是用一种专用、快速网络 (1000 Mbps)联接的一组 Linux PCs。
Windows 计算机使用 MPICH ,一种美国 Argonne国家实验室( Argonne National
Laboratory)开发的 MPI实现方式。 并行 FDS计算使用的 MPICH, 可以使用命令行
调用或者使用图形界面调用 (GUI)。每台计算机安装 MPICH 程序库后,必需的地址
名录是共享的,任一计算机发出 命令:mpirun config.txt 后运算开始。其中,config.txt
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是一个文本文件,它包括执行 FDS的名称和分配、工作目录以及工作组中各台计算
机名。例如, config.txt 文件可能是如下形式:
exe \\machine1\nist\fds\fds4_mpi.exe
dir \\machine1\nist\fds\samples\
hosts
machine1 2
machine2 1
machine3 2
注意,所有的计算机应可以访问 machine1中的执行文件工作目录,这可以通过
Windows的共享功能实现。
Unix/Linux 环境下,此过程则需要横向交联每台计算机的文件系统。后的数字
代表此项之路的编号。在此例中, 5个之路代表此次运算有 5个网孔 。
On the cluster in the Building and Fire Research Lab at NIST的建筑与火灾研究实
验室的 Linux 工作组中 ,安装了一个印地安娜州大学( Indiana University)的自由传
输实现方式 LAM/MPI 。在实际的 FDS操作之前先用一个独立的调用命令 ―lamboot. ‖
将各计算机连接,再通过命令
mpirun -np 5 fds4_mpi
进行 FDS运行。其中,5代表使用了 5个处理器。在这种情况下执行命令 fds4 mpi
存在于工作目录。使程序在后台 mpirun -np 5 fds4_mpi > job_name.err &运行。
文件 job name.err 屏幕上的一般输出结果。在附录 A中,详细描述了在 Windows
下使用 MPICH时怎样进行一次 FDS并行处理的编译和运行。关于 LAM/MPI 更多的
信息请访问网站: http://www.lam-mpi.org/Note that there are several other
implementations of注意还有其他 MPI实现方法,一些是免费。 FDS支持各种软件,
因此,其设计适用于有更少用户介入的高级方案。但是请注意并行处理在计算机科
学中仍是比较前沿的技术,在未来的几年中还必将经过艰辛的探索实践。
3.3 进展监控
对于一个给定计算的诊断写入一个名为 CHID.out.的文件。 关于 CPU 使用和
模拟时间的内容在这里给出,以便用户可以了解该程序的进展程度。在一次运算的
任何时间都可以运行 Smokeview 直观地观测程序的进展。要在预定结束时间前停
止运算,可以直接关闭程序, 更好 的方法是在同一个地址名录中创建一个
CHID.stop
文件。此文件的存在可以顺利的停止程序,并忽略 Smokeview中为可视
化存在的流动变量。
因为计算可能会持续数小时或数天, FDS具备了重新起动功能,使用的详细情
况见第 5.1部分。简单地说,即在计算运行的开始应指明重新起动文件的保存频率。
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