7 工程方法

7.1 概述
    工程方法包括火灾模型和实体火灾试验。火灾模型分为确定性模型和不确定性模型，确定性模型包括场模型、区域模型和经验模型三大类。
7.2 经验模型
    经验模型的研究对象包括燃烧、传热以及燃烧生成物的浓度变化和输运现象，包含了用于计算火焰高度、质量流量、温度和火羽流速度等火灾参数的经验公式，可用于验证使用大型仪器或计算机软件得出的评估结果是否准确。
    根据燃料的种类和数量可计算火灾的发展过程和热释放量。热释放速率可通过小尺寸试验或大尺寸试验获得。
    材料燃烧数据库中包含的试验数据，可供选择合适的热释放速率曲线，也可用于计算开口的质量流速、热烟气的浮力、生成物的浓度、火焰大小和温度。
    对于在室内充分发展的火灾，可通过房间开口数据和边界条件获得温度-时间曲线。
7.3 区域模型
    区域模型可用于模拟分析火灾的发展过程、生成物的浓度变化和输运现象，对火灾可能产生的后果进行预测和评估。在此类模型中，计算空间被分为数量有限的控制区域或者控制带，并且假定各个控制区域内的物理参数(如温度、压力、密度等)为均匀分布，在每个区域内通过求解质量、能量和动量守恒方程，描述火灾发展过程。最常用的一种区域模型被称为“双区域模型”，在此模型中，计算空间被划分为上部热烟气层和下部冷空气层，在每个设定时间步长内，划分的各区域内质量、能量和动量均保持守恒。
7.4 场模型
    场模型也可用于模拟分析火灾的发展过程、生成物的浓度变化和输运现象。场模型利用数值计算方法将计算空间划分为数量众多而又相互关联的体积元，根据质量守恒定律(连续性方程)、动量守恒定律(内维尔-斯托克斯方程)、能量守恒定律(能量方程)以及化学反应定律，在体积元之间建立相互关联的方程组，求解质量方程、动量方程和能量方程，获得对于热浮力、热辐射和气流扰动等参数在设定时间步长内变化情况的预测。
7.5 不确定性模型
    该类模型不采用物理和化学原理分析火灾，而是将一场火灾描述为一系列不连续的阶段，根据经验数据和火灾统计数据预测火灾从一个阶段转变到另一个阶段的概率，以此来反映火灾的性质。
7.6 试验
7.6.1 一般规定
    实体火灾试验在消防安全工程设计中的重要作用是为计算模型提供输入参数，以提高计算结果的可靠性，还可为制定消防性能化设计方案提供参考和依据。
    基于不同火灾试验目的，有以下几种试验方法：
    a) 测量不同建筑材料、构件的对火反应；
    b) 模拟火灾场景；
    c) 研究消防系统各组成部分的相互影响；
    d) 验证小尺寸试验获得的材料燃烧性能。
7.6.2 试验设计
    当设计具体试验时，宜先采用可靠性高的计算模型来预测试验结果。通过研究不同参数对结果产生的影响来获得敏感性定量信息，进而分析结果可能存在的不确定性。
    样品和引火源的设置是火灾试验的设计重点，房间的几何尺寸和形状以及通风条件对试验结果也有重要影响，通常试验空间的尺寸应尽可能大，开敞空间的试验应尽量保证在无风的环境条件下进行。
7.6.3 引火源
    引火源可采用燃料数量、燃料类型、燃料质量损失速率、热释放速率、设定的火焰高度、对流和辐射热以及燃烧时间等参数来描述。