火灾科学研究的内容包括火灾发生的原因,火灾发展的过程以及防治方法和机理,涉及到的基础理论包括灾害学、工程物理学、建筑结构工程、安全工程、电子信息工程、系统工程和计算机科学等。火灾的现象包罗万象,但究其本质都包括起火、火灾蔓延、烟气传播、人员疏散、消防灭火等过程,从这些过程的分析中可以掌握火灾发展的规律。建筑火灾的发生和发展呈现随机性和确定性双重特征,随机性体现在发生时间、地点、燃烧过程的非线性动力学特性,确定性体现在火灾整个发展过程都遵循着能量、动量、组分浓度守恒等规律。本文侧重分析火灾发生、发展和非线性动力学特征的基本规律,研究大型超市建筑火灾的共性问题,目的在于获得火灾发生、发展和蔓延的机理,验证建筑物的防火设计、火灾探测与灭火系统的工作效应。通过这些分析,能够对新建超市等建筑的防火设计、现有建筑的火灾安全状况作出客观的评价,对防火的性能化设计提出有效和经济的合理建议。本文主要研究内容和成果如下：(1)分析超市等大空间建筑特有的结构特征和火灾隐患,比较不同火灾模型和计算机模拟方法的理论基础和适用范围,重点阐述区域模型和场模型的模拟软件和工作机理,由此选用区域模拟软件CFAST模拟单室火灾,选用场模拟软件FDS模拟大空间卖场火灾；(2)建立以仓库为例的单室模型,设定周围环境参数、热边界条件以及火源的热释放速率,模拟单室库房的火灾发展过程,得到了不同火源功率、通风条件、机械排烟和喷淋工况下室内平均温度、烟气层高度和有害气体组分浓度的变迁趋势；(3)在火灾发展过程分析基础上,着重研究火灾过程的稳定性和轰燃这一现象发生的临界条件,建立典型的微分方程组用以表述火灾过程,通过MATLAB进行数值计算,求解系统方程Jacobi矩阵的特征值随时间的变化规律,针对特征值—时间曲线分别说明火灾过程所处的阶段和轰燃发生的边界,并由温度时间曲线T(n+1)-T(n),进一步验证轰燃发生的临界条件,从非线性动力系统理论的角度解释了火灾过程随时间的演化规律；(4)运用FDS建立某超市的场模型,通过设置热边界条件和火源参数,考虑不同因素条件下火灾情况,得到烟气弥漫动态图像,温度、烟气层高度、CO浓度以及O2浓度随时间变化曲线,从而分析大空间建筑的火灾蔓延规律。通过本文的数值模拟和计算,分析火灾影响因素对单室火灾发展过程的作用,得出不同工况下烟气层高度、温度及CO含量等随时间的变化规律；分析在火灾发展过程中轰燃现象发生的临界状态,不同墙壁因子和开洞情况下温度时间曲线；得到超市大空间卖场火灾过程烟气温度、速度和组分浓度分布规律,烟气蔓延动态特性等。根据以上研究结论,可以分析建筑火灾危险性,为不同建筑的性能化防火设计提供理论基础和依据,并可以对已有的建筑做出合理的火灾安全评价。