KFX/EXSIM火灾爆炸CFD模拟仿真软件

本文摘要（由AI生成）：

KFX是一款功能强大的燃烧和火灾模拟软件，能模拟多种火灾类型并详细计算温度、热辐射、烟气等参数。它专注于人员安全、火灾对结构的影响、被动防火设计以及防火系统模拟等方面。此外，KFX还擅长火炬及燃烧设备的分析与设计，包括热辐射计算、燃烧效率分析等。通过大量实验验证，KFX提供可靠和准确的计算结果，为工程设计和风险评估提供重要依据。EXSIM作为KFX的配套工具，专门用于预测阻塞空间爆炸后果，已广泛应用于海上及陆上油气设施等领域。

KFX               

Kameleon FireEx KFX® 是目前在气体扩散、火炬和火灾模拟方面处于国际领导地位的CFD软件，并逐渐成为燃烧和火灾领域的工业标准。其最早是由ComputIT公司联合NTNU（挪威科技大学）和SINTEF（挪威科技工业研究院）共同研发，软件融合了工业流体和燃烧问题领域先进的技术以及广泛的国际经验。

软件的主持开发者Bjørn F. Magnussen教授，是涡耗散概念（EDC）的提出者和发展者。EDC是对燃烧数值计算领域的一项重要贡献，在工业领域具有广泛的应用。EDC目前已经集成在世界上绝大多数商业CFD软件中，解决湍流燃烧问题。

KFX软件主要特点

•  KFX 是一款三维瞬态CFD 软件，计算速度快、效率高

•  KFX 可以模拟气体扩散和所有类型的火灾及燃烧

•  KFX 包括CAD 导入功能（PDS,PDMS,IGES,Flacs 模拟或其他）

•  KFX 与有限元结构响应软件Fahts/Usfos 之间具有借口，从而进行动态结构响应分析

•  KFX 的模拟结果可以作为声学计算软件输入，计算燃烧噪声的生成与传播

•  KFX 具有详细的求解器，带有喷水系统的火灾减灾措施的拉格朗日模型

•  KFX 具有高效的前处理和后处理能力并且界面友好

•  KFX 具有灵活的网络处理技术，可以满足不同尺度的模拟需求

•  KFX 可以在结果中同时表现未燃烧气体、火焰及延误的生成

•  KFX 可以对火灾发生时逃生路线上人员所面临的环境进行动画演示，并以第一视角进行表达

KFX主要功能

各种火灾模拟

• 模拟所有类型的火灾:例如池火、喷射火、喷雾火、火炬、LNG 火灾、密闭空间火灾、复杂

• 阻塞区域火灾或开放空间火灾等，包括对温度、热辐射、烟气、能见度、燃烧物质浓度、

• 有毒气体、噪声等进行详细的计算

• 人员安全，例如对逃生路线的分析及设计，风险评估等

• 火灾对结构和过程设备的影响

• 被动防火（PFP）设计

• 火灾温度、热辐射和烟气对人的影响

• 对防火系统进行模拟、分析和设计，例如喷水器、大液滴喷水、喷雾和水幕等

• 气体扩散，气体和火灾探测系统布局设计

火炬及燃烧设备分析与设计

• 对各种火炬及燃烧设备中的燃烧进行模拟及分析

• 火炬热辐射、点火和启动、烟雾生成

• 燃烧设备的优化和安全设计

• 焚烧设备设计优化，降低燃烧设备和工艺过程中有害物质的生成

通风、气体扩散、湍流及常规热力学分析

• 地下空间、轨道及交通隧道中的火势蔓延及减轻仿真

• 建筑物内火势蔓延及烟气弥散仿真

• 气体（包括有毒气体、易燃气体、重气体/高密度气体）弥散

• 碳捕捉及储存（CCS）设施和基础设施，因设计和安全运行排气口和意外泄漏情况下有害二氧化碳释放扩散仿真模拟

• HVAC（通风模拟），包括自然及人工通风系统

• 有关直升机操作、建筑物和环境等的湍流分析

• 管道中示综组分的模拟

• 管道烘干

• 海洋渔业和食品工业相关的流体和气候分析

• 活体动物车辆运输过程中的通风和环境调节系统设计

• 应用普通热力学和燃烧技术的湍流和传质传热

KFX在火炬分析方面的专业能力

• 模拟火炬燃烧，包括单管、多管、HP、LP、HP/LP等类型的火炬，地面火炬，以及海上及陆上火炬塔等

• 计算火炬热辐射，分析火炬热辐射对原厂的过程工程、建筑物等的热辐射，例如是否满足安全距离，人员和设备的热辐射要求等

• 分析火炬热辐射对火炬头、火炬顶部平台及火炬臂等影响

• 分析各气体组分的燃烧效率，包括H2S、CO2、H2O等

• 对火炬头供应商解决方案的分析

• 事故调查

• 运行问题的分析与出来

• 火炬选址及高度设计，确定火炬安全距离

• 评估现有火炬选址及设计

KFX的实验验证

作为一款燃烧和火灾的专业工程软件，对计算结果进行实验验证以便获得可靠的模拟结果是软件应用的重要保证。在KFX的开发过程中，DNV GL进行了大量的真实和理想实验用于KFX的验证和改进。实验验证工作是为了证明某个模型或方法能够满足其预期目的。作为一项非常重要的组成部分，验证工作一直伴随着KFX的开发。

KFX的实验验证包含以下方面的工作：

• 分析方法的验证

• 具有高精度的科学实验

• 真实全尺寸实验

• 子模型测试

• 整体测试

• 小尺度、中尺度和大尺度实验

• 盲算验证及全信息测试

有了以上方面的实验，可以保证用户只要按照使用规则进行相关参数设定，便可以获得可靠和准确的计算结果，为工程设计和风险与环境评估进行参考依据。

EXSIM           

为预测阻塞空间发生爆炸的后果，DNV GL KFXTM 开发了经过广泛验证的蒸气云爆炸仿真工具-EXSIM。

广泛验证和应用

在过去20年中，壳牌公司一直使用EXSIM软件，对复杂的阻塞空间进行爆炸仿真模拟。EXSIM已成功通过了大量、不同规模的爆炸试验（包括大比例测试及盲测）的验证。自1989年以来EXSIM一直开发用于爆炸研究和工业分析。

应用领域

• 海上及陆上油气设施

• 量化三维结构物在发生爆炸情形下随时间的响应（KFX™-USFOS）

• 优化布局，降低爆炸影响

• 量化作用于安全场所（比如临时避难所、救生船、生活区等）的冲击波载荷

• 爆炸可能性分析

• 对缓释措施的ALARP（最低合理可行）以及成本-效益分析

• 事故调查

三维仿真技术

• KFX™ 一套用于解决有害物质扩散、火灾和爆炸相关问题的先进解决方案

• 基于相同化学反应模型（EDC）的火灾及爆炸建模功能

• 具备强大的CAD导入及编辑功能，用于高效处理复杂几何模型

• 高效预测蒸气云团

• 批处理大量仿真模拟，比如爆炸风险分析

• 具备全面后处理功能，比如对CAD几何体内部进行视频演示、各种可视化处理等。