Fire Dynamics Simulator (FDS)

Fire Dynamics Simulator, afgekort FDS, is een rekenprogramma voor stromingen die door brand worden aangedreven, met nadruk op het transport van warmte, rook en verbrandingsproducten. Het wordt ontwikkeld door NIST in samenwerking met andere onderzoekers. FDS behoort tot de CFD-modellen en gebruikt onder meer large eddy simulation om turbulente stroming te beschrijven. Het programma kan worden ingezet bij onderzoek, brandreconstructies en beoordeling van brandveiligheidsontwerpen binnen zijn toepassingsgebied.

De gebruiker beschrijft geometrie, materialen, openingen, ventilatie en een brandbron. Die bron kan een voorgeschreven warmte- of brandstofafgifte hebben of via een materiaalmodel worden berekend. Een ingevoerde vermogenscurve betekent dat het brandverloop grotendeels vooraf is gekozen; de simulatie voorspelt dan vooral de gevolgen daarvan. Bij zuurstofbeperking, blussing of expliciete materiaalontleding kunnen aanvullende modelonderdelen ingrijpen. Het rapport moet duidelijk maken welke processen worden voorgeschreven en welke daadwerkelijk worden berekend.

De ruimte wordt verdeeld in rekencellen. De gekozen celgrootte beïnvloedt hoe geometrie, pluimen, openingen en temperatuurverschillen worden weergegeven. Een fijne verdeling kan bepaalde numerieke fouten verkleinen, maar maakt onjuiste invoer niet correct. Een passende beoordeling van de invloed van de rekencelgrootte is nodig voor de grootheden waarop het ontwerp wordt getoetst. Daarbij worden ook massabalans, energieafgifte, stromingsrichting en de werking van gemodelleerde installaties gecontroleerd.

FDS biedt verschillende mogelijkheden voor verbranding, warmtestraling, warmteoverdracht en deeltjes. Hun toepasselijkheid en nauwkeurigheid verschillen per vraagstuk. Het programma is primair ingericht voor stromingen met lage snelheid ten opzichte van de geluidssnelheid; het is geen algemeen rekeninstrument voor explosiedrukgolven. Ook branduitbreiding door complexe materialen of voorspelling van bluseffecten vraagt specifieke onderbouwing. De officiële documentatie bevat theorie, verificatie en vergelijking met experimenten. Die validatie en verificatie moet worden gekoppeld aan het onderzochte scenario.

Uitkomsten kunnen met Smokeview of andere visualisaties worden bekeken. Een overtuigende rookanimatie is echter geen bewijs van een juist model. Beslissingen worden gebaseerd op vooraf gekozen beoordelingsgrootheden, zoals temperatuur, warmtestroom of zicht op relevante locaties. Het volledige dossier bevat daarom invoerbestanden, softwareversie, aannames, controles en uitvoer die de conclusie ondersteunt. Een gevoeligheidsanalyse van bijvoorbeeld brandvermogen, rookproductie en ventilatie helpt vaststellen of een ontwerp ook bij aannemelijke afwijkingen voldoende presteert.