1、安全模擬與仿真課程教學大綱課程英文名稱：Safety modeling and simulation課程編號：HZ190240課程類別：專業(yè)類課程課程性質：必修學 分：2學 時：32（其中：講課學時：32 實驗學時：0 上機學時: 0）適用專業(yè)：安全工程開課部門：環(huán)境與資源學院先修課程：安全系統(tǒng)工程A、流體力學A等后續(xù)課程：建筑防火設計、安全工程畢業(yè)設計等一、課程目標通過本課程的學習，使學生具備下列能力：1. 了解安全仿真軟件的類別、適用范圍和具體的應用情況，在處理具體安全工程問題時能選擇恰當?shù)哪M軟件。2. 學習安全模擬與仿真軟件的一般步驟及代碼語句的含義，能進行數(shù)學和幾何建模、網(wǎng)格剖分、初

2、始條件和邊界條件的設置、材料的屬性設置、求解和后處理等基本操作，并且能完成實際安全問題的仿真模擬。二、課程目標與畢業(yè)要求的對應關系課程目標指標點畢業(yè)要求課程目標15.1能夠針對復雜安全工程問題，選擇恰當?shù)臄?shù)學和物理模型、工程工具和模擬軟件等。5、使用現(xiàn)代工具：能夠基于科學原理和方法，利用現(xiàn)代技術手段進行實驗研究，預測、模擬及優(yōu)化系統(tǒng)結構和技術，解決生產(chǎn)實踐中的復雜工程問題。課程目標25.2能夠使用現(xiàn)代工程工具和信息技術工具對復雜安全工程問題進行輔助設計、預測和模擬，并理解所使用現(xiàn)代工具和信息技術工具的局限性。三、課程目標與教學內(nèi)容和教學方法的對應關系安全模擬與仿真教學內(nèi)容教學方法課程目標教學環(huán)

3、節(jié)訓練環(huán)節(jié)1緒論授課5學時文獻調(diào)研報告12計算機輔助安全分析授課4學時作業(yè)、軟件操作1、23計算流體動力學基礎知識授課4學時思考題討論14建筑火災煙氣流動及數(shù)值模擬授課8學時作業(yè)、案例分析、軟件操作1、25人員疏散仿真分析授課5學時作業(yè)、案例分析、軟件操作1、26建筑防火性能化設計方法及工程應用授課2學時課題訓練、案例分析、軟件操作1、27地鐵施工過程數(shù)值仿真及安全性分析授課4學時案例分析1四、課程的主要內(nèi)容及基本要求（一）理論學時部分第1單元 緒論（支撐課程目標1）知 識 點模擬、仿真的概念；計算機仿真的優(yōu)缺點；仿真的作用與目的；仿真的步驟及應用領域；現(xiàn)代安全仿真技術的介紹；虛擬現(xiàn)實技術定義

4、及基本特征。重 點模擬與仿真的概念；仿真的作用、步驟。難 點模擬與仿真的區(qū)別；模擬現(xiàn)實與模擬仿真的區(qū)別。基本要求識 記：模擬、仿真、虛擬現(xiàn)實技術、仿真的步驟。領 會：仿真的作用及軟件的應用過程。簡單應用：查閱資料分析模擬仿真技術在安全領域的應用現(xiàn)狀。第2單元 計算機輔助安全分析（支撐課程目標1、2）知 識 點常用數(shù)據(jù)處理算法；計算機輔助安全檢查表法分析；計算機輔助故障樹分析；計算機輔助道化學分析；計算機輔助HAZOP分析等方法及應用。重 點異常檢測模型；模糊數(shù)學；回歸分析預測法；灰色理論。難 點常用數(shù)據(jù)處理算法。基本要求1. 識 記：灰色理論；回歸分析預測法。2. 領 會：灰色理論及其作用。3

5、. 簡單應用：會運用計算機輔助軟件進行安全分析。第3單元 計算流體動力學基礎知識（支撐課程目標1）知 識 點計算流體動力學的定義、工作步驟、特點等基本介紹；理想流體、粘性流體、牛頓流體、非牛頓流體等流體與流動的基本特性；質量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程等流體動力學控制方程；CFD的求解過程、軟件結構以及常用的CFD商用軟件。重 點計算流體動力學的工作步驟、特點。難 點流體動力學控制方程?；疽?. 識 記：計算流體動力學的概念、工作步驟；CFD的求解過程。2. 領 會：流體與流動的基本特性。3. 簡單應用：查閱資料分析CFD軟件在安全領域的應用現(xiàn)狀。第4單元 建筑火災煙氣流動及數(shù)值模

6、擬（支撐課程目標1、2）知 識 點建筑火災煙氣的成分、特性；火災煙氣的流動規(guī)律與控制原則；安全模擬與仿真技術在建筑火災方面的應用與發(fā)展；火災模擬軟件的使用方法與應用現(xiàn)狀。重 點火災煙氣的流動規(guī)律；火災模擬軟件的使用方法。難 點火災模擬軟件程序代碼?；疽?. 識 記：火災煙氣的流動規(guī)律與控制原則；命令參數(shù)及含義。2. 領 會：火災煙氣的流動規(guī)律、火災模擬軟件的使用方法。3. 簡單應用：運用火災模擬軟件對一個具體的建筑火災進行模擬仿真。第5單元 人員疏散仿真分析（支撐課程目標1、2）知 識 點人員疏散的概念；人員安全疏散的影響因素；疏散前后人的心理和行為變化；人員疏散設計的重要參數(shù)及計算；人員

7、疏散時間的構成及其計算；常用的人員疏散模擬軟件介紹；疏散軟件的使用方法。重 點人員疏散設計的重要參數(shù)；人員疏散時間的構成及其計算；疏散軟件的使用。難 點人員疏散設計參數(shù)計算?；疽?. 識 記：人員疏散的概念；人員疏散設計參數(shù)的含義；人員疏散時間的構成；常用的人員疏散模擬軟件；疏散軟件中各參數(shù)的含義。2. 領 會：人員安全疏散的影響因素；人員疏散設計中相關參數(shù)的計算方法；疏散軟件的使用方法。3. 簡單應用：能對一具體的建筑物內(nèi)人員疏散逃生進行仿真模擬。第6單元 建筑防火性能化設計方法及工程應用（支撐課程目標1、2）知 識 點建筑防火目的；“處方式”防火設計的基本思想、特點；性能化防火設計的基

8、本思想、基本概念、主要優(yōu)點；性能化防火設計方法與步驟；性能化防火設計的科學與技術基礎；典型工程應用。重 點建筑防火目的；性能化防火設計的基本思想、基本概念、方法與步驟。難 點性能化防火設計的科學與技術基礎。基本要求1. 識 記：建筑防火目的；“處方式”防火設計的基本思想；性能化防火設計的基本思想、基本概念、主要優(yōu)點；性能化防火設計的步驟。2. 領 會：“處方式”防火設計與性能化防火設計的基本思想。3. 簡單應用：能依據(jù)相關規(guī)范對具體工程項目的消防現(xiàn)狀進行分析。4. 綜合運用：能對具體工程項目進行消防性能化評估。第7單元 地鐵施工過程數(shù)值仿真及安全性分析（支撐課程目標1）知 識 點地鐵工程事故類

9、型、事故原因；地鐵工程施工全過程安全影響因素；地鐵工程問題安全等級劃分；深基坑安全性分析；深基坑變形分析；深基坑工程安全性判別；地表沉降效應仿真研究；盾構施工過程中的安全問題；地表沉降的安全性判斷；盾構隧道施工仿真；地鐵施工過程火災的特點；均勻溫度場條件下盾構隧道管片熱輻射性能仿真分析；非均勻溫度場盾構隧道襯砌熱傳導性能仿真分析；地鐵隧道爆破對建筑物微振動影響仿真分析。重 點深基坑工程安全性判別；地表沉降的安全性判斷及沉降效應仿真研究；地鐵施工過程火災仿真研究。難 點地鐵隧道爆破對建筑物微振動影響仿真分析?；疽?. 識 記：地鐵工程事故類型、事故原因；地鐵工程施工全過程安全影響因素；深基坑

10、變形分析及安全性判別；常用地鐵施工過程數(shù)值仿真軟件。2. 領 會：地鐵工程事故的原因分析；地鐵工程施工全過程安全影響因素。3. 簡單應用：根據(jù)地鐵施工項目具體的安全要求能選用合適的模擬仿真軟件?！緦W時分配】知識單元理論學時第1單元 緒論5第2單元 計算機輔助安全分析4第3單元 計算流體動力學基礎知識4第4單元 建筑火災煙氣流動及數(shù)值模擬8第5單元 人員疏散仿真分析5第6單元 建筑防火性能化設計方法及工程應用2第7單元 地鐵施工過程數(shù)值仿真及安全性分析4合計32五、教學方法與手段本課程教學過程中使用的教學方法有：講授法、直觀演示法、案例教學法等，采用多媒體的教學手段。講授法：本課程實踐性較強，在

11、教學過程中應注重理論聯(lián)系實際，講授一些生產(chǎn)實際過程中的仿真實例，使學生易理解接受有關理論知識。直觀演示法：在授課過程中，充分利用教具、實物、文字、圖片等多種形式進行講解、分析，特別是現(xiàn)場電腦軟件操作環(huán)節(jié)，有助于提高學生的學習積極性和學習興趣，更好地掌握仿真軟件的使用。案例教學法：教師講解具有工程領域典型的安全模擬仿真案例，幫助學生進一步了解不同仿真軟件的應用范圍及具體應用過程。六、考核要求、方式與成績評定 期末考試統(tǒng)一命題，統(tǒng)一評分標準，統(tǒng)一考試時間?？荚嚪秶怀^大綱的內(nèi)容。筆試考試，考試時間為100分鐘。成績定為百分制。實行結構評分，平時成績占60%，期末考試成績占40%。評價環(huán)節(jié)評估課程

12、目標對應畢業(yè)要求平時成績（60分）作業(yè)（權重0.15）課程目標25.2文獻調(diào)研（權重0.2）課程目標15.1課題訓練（權重0.25）課程目標25.2期末考試（40分）論述題課程目標15.1代碼分析題課程目標25.2應用編程題課程目標25.2平時成績各組成部分評分標準【作業(yè)評分標準】考核內(nèi)容占比100分80分60分60分軟件參數(shù)計算50%參數(shù)計算正確80%參數(shù)計算正確60%參數(shù)計算正確60%以下參數(shù)計算正確代碼語句（參數(shù)名、格式）50%代碼語句正確80%代碼語句正確60%代碼語句正確60%以下代碼語句正確【文獻調(diào)研報告評分標準】考核內(nèi)容占比100分80分60分60分資料查閱20%參考文獻5篇以上

13、，相關度高。參考文獻3篇以上，相關度較高。參考文獻2篇，相關度一般。參考文獻2篇以下，相關度一般。書寫格式30%語句通順、格式規(guī)范。80%語句、格式達到要求。60%語句、格式達到要求。60%以下語句、格式達到要求。報告內(nèi)容50%內(nèi)容完整；對文獻進行深入分析提煉、總結恰當。80%內(nèi)容基本完整；對文獻進行簡單地歸納總結。60%內(nèi)容完整且未對文獻進行歸納總結。60%以下內(nèi)容完整且未對文獻進行歸納總結?！菊n題訓練評分標準】考核內(nèi)容占比100分80分60分60分參數(shù)計算40%參數(shù)計算正確80%參數(shù)計算正確60%參數(shù)計算正確60%以下參數(shù)計算正確報告內(nèi)容40%內(nèi)容完整，格式規(guī)范。80%語句、格式達到要求。60%語句、格式達到要求。60%以下語句、格式達到要求。提問交流20%講解清楚，回答問題正確。講解基本清楚，80%問題回答正確。講解基本清楚，60%問題回答正確。講解含糊不清，60%以下問題回答正確。七、選用教材、講義和主要參考書選用教材1 邵輝，畢海普，邵小晗.安全風險分析與模擬仿真技術M.北京：科學出版社，2018.推薦參考書1王洪德.地鐵施工過程數(shù)值仿真及安全性分析M.北京：清華大學出版社，2013.2涂振飛