人们在生产生活中经常遭受各种灾害，如旱灾、洪涝、台风、地震、海啸和火灾等。在这些灾害中，火灾之所以受到广泛关注，主要是因为除森林火灾、草原火灾及雷电引发的火灾外，其他火灾均归结为人为灾害。天灾意味着不可抗拒，而人为灾害在某种程度上是可以避免的。另外，火灾造成的人员伤亡比其他灾害之和还大。正因为这样，各国政府都十分重视火灾的防治工作，成立专门机构承担灭火救援任务。
为更好防治火灾，必须研究火灾的发生、发展及蔓延规律。火灾的研究方法分为理论研究、试验研究和数值模拟研究。理论研究即借助自然科学规律研究火灾问题，消防燃烧学及火灾动力学即为研究火灾规律的学科，理论研究曾为人类探索火灾规律发挥了重要作用，遗憾的是当需要解决某些具体工程问题时，因影响火灾因素复杂，有关理论便失去了成立的条件。试验研究是较为直观的科学研究方法，利用不同规模的火灾试验，研究者得出了许多实用经验公式并指导防火设计。试验研究的缺点是可重复性差且费用高昂。随着计算机的普及，数值模拟技术在各行各业蓬勃开展，计算机辅助设计改变了传统的产品设计流程，节约了设计费用，缩短了设计周期，且取得了非凡成就。火灾的数值模拟工作开始于20世纪80年代，现已在建筑防火设计、火灾原因调查及灭火指挥等方面广泛应用。
火灾数值模拟软件可以分为两类，通用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件和专业火灾模拟软件。前者如Fluent、CFX、PHOENICS、STAR-CD、OpenFOAM等，后者如FDS（Fires Dynamics Simulator）、FiveFOAM、Smartfire等。通用CFD软件的优势是计算流体动力学模型久经考验，前后处理功能完善。21世纪初，由于FDS建模软件匮乏，大型模型难以建立，因此通用CFD软件在火灾模拟领域有不少应用。由于该类软件不是专为火灾模拟开发，因此对消防系统的模拟比较困难，如喷淋系统、报警系统等，以Fluent而言，即便是设定非恒定功率的火源这种火灾模拟的常见设置，也要依靠自己编制UDF文件来实现，这就是说只是想模拟火灾，还要熟悉C语言编程，这无疑提高了软件使用的门槛，使得广大技术人员望而却步。因此，随着FDS建模工具的完善，通用CFD软件应用越来越少。就专业火灾模拟软件而言，无论从应用的广泛性、简便性还是实用性，美国国家标准技术研究院（NIST）开发的FDS无疑居首位。然而遗憾的是，国内外尚无这方面的教材，使用者只能通过查阅300多页的英文用户手册进行学习。在授课过程中，和与消防工程技术人员的交流中，深深感受到学生乃至技术人员对火灾模拟教材的需求。因此，我们觉得有责任与义务把自己多年来使用和讲授火灾模拟，尤其是FDS的使用经验进行总结，在授课讲义的基础上，适当增加火灾模拟的理论基础和应用部分，形成本著作，以供消防工程、安全工程及相关专业的学生和工程技术人员参考。降低FDS使用门槛，缩短掌握FDS的时间是本书编写的最 大目标。
本书以火灾模拟的工程应用为出发点和目的，主要介绍FDS软件的基本假设、使用方法、火灾模拟技巧及火灾模型的简化方法，而且是将火灾模型的简化方法融入FDS具体模拟方法之中。在使用方法上，不仅介绍了FDS的基本建模方法，包括建筑结构布局设置、火源设置、输出结果设置和全局参数设置，还重点阐述了消防工程的机械通风系统、水喷淋系统、火灾自动报警系统和消防联动系统的模拟方法，较为全面地介绍了建筑火灾的模拟方法。为示范火灾模拟技术的工程应用，最后一章提供了火灾模拟在防火设计、性能化评估、火灾调查和灭火指挥方面的应用。
Pyrosim是工程中广泛使用的FDS建模软件并具有丰富的后处理功能。该软件提供命令对话框、绘图工具绘制和导入工程图纸三种建模方式，其中工程图纸可以是二维图纸，也可以是DXF、DWG、FBX、DAE、OBJ和STL格式的三维图纸。本书对Pyrosim的介绍也另辟蹊径，包括两部分内容：一是FDS命令对话框，不再单独列章节，而是和FDS命令合并介绍，即阐述完命令的功能后读者既可直接采用FDS命令建模，也可以使用Pyrosim的命令对话框建立模型；对于绘图工具和导入工程图纸两种建模方式，考虑到读者均具有一定的软件使用经验，不再逐个介绍绘图工具的使用方法，而是通过精心设计的第4章中5个工程案例，讲解Pyrosim的建模方法。相信这种处理方式，对于Pyrosim软件的学习能起到事半功倍的效果。即使是首  次接触火灾模拟的技术人员，也能够通过火灾模拟案例，掌握火灾模拟的绝大多数内容。
本书由李胜利和李孝斌共同撰写，李胜利撰写第1章至第3章，李孝斌撰写第4章和第5章。我们在撰写过程中，参考了前辈和同行的不少资料，已列于参考文献。尤其感谢不断向我提出问题的学生们，这些问题是我在火灾模拟领域不断进步的动力。最后要感谢武警学院青年英才基金的支持，才得以使本著作出版。
我们水平有限、研究不足，再加上FDS和Pyrosim的使用主要参考英文使用手册，错误纰漏之处在所难免，恳请读者批评指正。

编著者
2019年6月