超市火灾烟雾蔓延动态模拟与人员疏散路径优化研究——基于MATLAB的元胞自动机仿真1、项目下载：本项目完整讲解和全套实现源码见下资源，有需要的朋友可以点击进行下载说明文档（点击下载）全套源码+学术论文matlab实现基于MATLAB的元胞自动机仿真-超市火灾烟雾蔓延动态模拟与人员疏散路径优化研究-元胞自动机更多阿里matlab精品数学建模项目可点击下方文字链接直达查看：↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓《300个matlab精品数学建模项目合集（算法+源码+论文）》2、项目介绍：摘要：超市作为典型的人员密集场所，火灾发生时烟雾蔓延迅速、能见度骤降，对人员疏散构成严重威胁。本文基于火灾动力学与行人疏散理论，构建了超市火灾烟雾蔓延与人员疏散耦合模型。采用元胞自动机（CA）方法描述人员运动行为，结合高斯烟羽模型与经验公式模拟烟雾扩散过程，并利用MATLAB平台实现了仿真算法。通过动态可视化输出，分析了不同火源位置、烟雾产生速率及人员初始分布对疏散效率的影响。仿真结果表明，所提出的模型能够有效刻画烟雾对人员视野及移动速度的抑制作用，为超市制定科学疏散预案提供了量化依据。关键词：超市火灾；烟雾蔓延；人员疏散；元胞自动机；MATLAB仿真1 引言1.1 研究背景与意义随着现代零售业的快速发展，超市已成为城市居民日常购物的重要场所。由于超市内部空间大、货物密集、人员流动复杂，一旦发生火灾，可燃物（如塑料包装、纺织品、木质货架）燃烧会产生大量有毒烟雾。统计数据表明，火灾中约80%的死亡案例由烟雾窒息或中毒引起，而非火焰直接灼伤。烟雾不仅含有CO、HCN等剧毒成分，还会迅速降低能见度，阻断人员对疏散标识和出口的识别，极易引发踩踏等次生灾害。因此，深入研究超市火灾烟雾蔓延规律及其对人员疏散行为的影响，建立定量仿真模型，对于优化疏散通道设计、制定应急预案以及开展虚拟演练具有重要意义。传统的疏散演习受限于成本、安全性和可重复性，难以涵盖多种火灾场景；而数值模拟方法能够以较低代价探索不同参数组合下的疏散效果，为管理决策提供科学支持。1.2 国内外研究现状在烟雾扩散模拟方面，已有研究主要采用计算流体动力学（CFD）软件（如FDS）求解Navier-Stokes方程，可获得高精度的温度场、烟雾浓度场，但计算量大、运行时间长，难以直接耦合大规模人员疏散模型。为了平衡精度与效率，部分学者采用简化经验模型（如Zukoski模型、CFAST区域模型）描述烟雾填充过程。人员疏散建模经历了从宏观连续流模型到微观离散模型的演变。其中，元胞自动机模型因其规则简单、计算高效、易于可视化，被广泛用于商场、地铁站、教室等场景的疏散仿真。Helbing等人提出的社会力模型虽能模拟行人心理力，但参数较多且数值稳定性要求高。相比之下，CA模型通过局部规则即可涌现出拥堵、排队、拱形效应等集体行为，更适用于快速评估。目前将烟雾动态场与CA疏散模型耦合的研究尚不充分，多数工作假设静态的能见度衰减系数或仅考虑火源位置对路径选择的影响。本文尝试建立烟雾浓度场实时更新、人员运动速度随当地烟雾浓度动态调整的耦合模型，更真实地反映火灾早期阶段疏散过程的动态特征。1.3 本文主要工作（1）分析超市典型布局特征，构建二维栅格化环境地图，包括货架区、收银台、通道、出入口等关键元素。（2）建立基于高斯烟羽模型与瞬态扩散方程的烟雾浓度计算方法，考虑火源强度、通风条件及障碍物阻挡效应。（3）设计元胞自动机人员疏散模型，引入烟雾浓度对能见度半径、移动速度和方向选择概率的量化函数，实现烟雾反馈机制。（4）利用MATLAB编写仿真程序，实现参数化输入、动态可视化显示疏散过程及烟雾蔓延，提供一键运行脚本main.m。（5）通过多组实验对比，分析烟雾产生速率、报警时间延迟、出口宽度等因素对总疏散时间及人员伤亡率的影响，提出疏散优化建议。2 火灾烟雾蔓延机理与人员疏散原则2.1 烟雾生成与扩散物理机制火灾燃烧过程分为阴燃、明火和轰燃等阶段。在超市环境中，商品多为固体有机物，燃烧时每公斤物质可产生约5~15 m³的烟雾。烟雾是固体颗粒（烟尘）、气溶胶及高温气体的混合物，其密度略低于空气，因而会上升至顶棚并沿水平方向蔓