Fire Dynamics Simulator (FDS): come funziona realmente
Accediamo al mondo tecnico di Fire Dynamics Simulator (FDS), uno strumento cruciale per la comprensione e la prevenzione degli incendi. FDS è stato creato da un gruppo ristretto di persone con l’obiettivo di simulare gli effetti degli incendi all’interno di ambienti e di calcolare le grandezze fisiche essenziali, come la velocità dell’aria, la pressione, la temperatura e la potenza termica.
Il modello matematico: Large Eddy Simulation (LES)
Il nucleo di FDS è costituito dal modello matematico Large Eddy Simulation (LES), che si focalizza sulla fluidodinamica dei grandi vortici all’interno degli scenari di incendio. È importante notare che FDS è progettato per simulazioni a basse velocità e non è adatto per eventi di alta energia come le detonazioni.
Accessibilità e Open Source
FDS è un software Open Source, reso pubblico a febbraio del 2000, disponibile a chiunque abbia interesse nell’ambito della prevenzione incendi. È possibile scaricarlo gratuitamente dal repository su GitHub al seguente link: https://github.com/firemodels/fds/tree/master
Analisi del codice sorgente
Ora, esaminiamo in dettaglio il codice sorgente di FDS.
FORTRAN 90: Il linguaggio di scelta
Il software è principalmente scritto in FORTRAN 90, un linguaggio di programmazione ideale per gestire formule matematiche complesse. Questa scelta consente a FDS di calcolare le equazioni di Navier-Stokes, fondamentali nella fluidodinamica computazionale.
Struttura del Codice
Il codice sorgente è composto da 32 file scritti in FORTRAN 90, conservati nella cartella “Source” del repository su GitHub. Il file principale, “main.f90”, è il punto di inizio della compilazione e richiama funzioni e subroutine da altri file per eseguire calcoli specifici.
Analisi di “main.f90”
Il codice di “main.f90” inizia con la parola chiave “PROGRAM FDS” e si conclude con “END PROGRAM FDS”, comprendendo 4270 righe di codice. La struttura è suddivisa in due parti principali: una per la gestione dei dati di input dell’utente da un file specifico e l’altra per l’esecuzione effettiva dei calcoli attraverso un ciclo di codice.
Il cuore del software: Il ciclo principale
Il ciclo principale inizia alla riga 541 e termina alla riga 972. Subroutine successive vengono richiamate dal ciclo principale per eseguire calcoli specifici. Ulteriori funzioni e subroutine sono contenute nei restanti 31 file e possono essere chiamate sia dal codice principale sia da altre parti del repository.
Compilazione e utilizzo
Prima di utilizzare FDS, è necessario compilare il codice. Un compilatore crea un insieme di file, tra cui l’applicazione eseguibile denominata “fds.exe”. Questo programma può essere avviato dall’utente finale, seguito da un file di input specifico. Ad esempio, un comando da prompt del DOS potrebbe apparire come “C:>fds mia_simulazione.fds”.
Nel prossimo articolo, esamineremo ulteriormente il codice per comprendere come vengono eseguiti i calcoli e come il software gestisce i risultati.