火焰合并 :调查荒地大火传播

荒地大火归并:个体叶点火、火焰归并和大火传播相邻树林点火时 火焰归并成大强火Thomas H.教授布里格姆杨大学Fletcher进行了实验和计算模拟火情并发,以说明这一过程并铺路提高野火计算效率

加利福尼亚2018荒地消防季国际头条新闻,数十人死亡,价值数十亿的财产被毁国家海洋和大气局显示,1933年记录显示,加利福尼亚2018年迄今为止经历了数起代价最贵、死亡人数最高和最大野火880万英亩于2018年全美焚毁, 2017年数字显示450万所美宅面临高或极端野火风险

关键是要理解大火传播方式,以改进预测系统并减轻破坏Thomas H.教授犹他州Brigham Young大学Fletcher最先研究火焰合并问题,通过调查相邻树叶或树林火拼法并发大火的过程提供拼图中关键部分

火焰合并荒地大火
荒地大火合并后传播,在灌木林中和从灌木林到树林中传播火焰Fletcher教授通过实验和计算模拟过程研究火焰合并更好地了解这一过程可有助于开发更高效和精确的野火预测模型

双向方法
先前实验室工作的重点是二维平面火焰横向合并Fletcher教授和他的团队建基于此调查火焰三维合并操作模型因仔细研究火焰三维合并而大为增强团队研究查看阻燃作用在不同几何中合并,以模拟阻燃作用集成树树或树的复杂过程

实验使用N-Heptane两片陶瓷湿透设计复制固态燃料源行为,如树树和树林(图1)。底片1.5x1.5英寸方形,厚度为1/8英寸陶瓷结构燃烧期间不变化,因此不影响火焰高度和形状N-heptane浸泡式感知在燃烧时不变形消除前文研究所见问题实验期间观察到的燃烧与树叶和树丛交互时观察到的燃烧非常相似。研究者将感知板放在薄陶棒上,低热传导性最小化热损耗标尺棒贴在火焰边测量火焰高度研究者视频实验 和火焰高度宽度计算 从计算分析视频

调查相邻树叶或树林火拼成大火的过程

Fletcher教授及其团队进行了数项实验,合并两片火和不同初始分离距离研究者在实验开始时横向距离介于0至3.5英寸之间,间距差为0.5英寸平面垂直距离变化0.5英寸增量达18英寸研究人员测量垂直和横向距离组合的混合火焰高度、宽度和面积

结果显示,火焰垂直和横向距离影响合并火焰大小,而不仅仅是初始二火总距离这是一项意义重大的发现,因为前项工作仅侧重于火焰之间的横向距离

团队发现与模拟相似几何使用计算流体动态模型Fire动态模拟器比较流动动态模型解析流体行为方程以模拟温度和速度

初步比较显示模拟所得结果与实验数据相似,但在实验中火焰高度大于模拟阻燃高度差实验和模拟相近趋势模拟火焰高度可能没有正确捕捉,因为仅仅对一种可能与最大火焰高度不匹配的`虱子'分析

表示野火预测响应
比较观察结果和模拟结果很重要,因为在验证模型精确复制实验结果后,研究人员可扩展计算机模型以包括更多火焰或现实世界中其他重要变量,如风流动动态方程计算强度强,但能开发简单快捷的所谓“经验型模型”,描述基于实验和模拟结果的火焰合并过程这有助于开发更精确高效的火传播模型,帮助改善对野火的反应

这有助于开发更精确高效的火传播模型,帮助改善对野火的反应

控制点火防止野火
受限(或受控)燃烧是清除小工厂的一种方式,帮助降低野火传播率植物材料因荒地大火燃烧时经历两个过程:热解和燃烧Fletcher教授和同事在下一步工作中调查热解问题,这是燃烧多材料过程(包括植物物料)中第一次热化反应(继水蒸发后)。与燃烧不同,它不涉及氧气

热解产物(液化焦油、固化加非凝固/永久性气体)与高温氧并发研究者研究14种植物的热解活组织工作重复快速热解(火化)和慢热解(与阻燃相关联)。活生物体和死生物体热解小微差快速热解比慢热解高产焦油

这些结果,连同对不同物种生死植物热解产品差异的进一步详细分析,增加我们对过程的理解,并可用于制作更精确模型帮助预测最佳条件执行处方燃烧并限制消防逃生

面向未来
气候变化预测增加野火季节长度并增加全美最大大火的发生量,原因是变暖干燥植被条件导致更多火种2018年11月加利福尼亚大火与漫长热夏相关联,美国大火数从1984年到2011年增加,NOAA表示这一趋势可部分归因于气候变化Fletcher教授及其团队正在制作关键信息,帮助减轻当前和未来随着风险增加而发生的野火的影响更准确高效建模将是消除野火的关键部分,使财产和生命得到保护