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Résumé

Ce protocole décrit la soufflerie expériences visant à étudier la transition d’un incendie du sol à la canopée des arbustes de chaparral.

Résumé

Le présent protocole présente une technique de laboratoire destinée à étudier la propagation et l’allumage de feu Couronne chaparral. Des expériences ont été menées dans une soufflerie de feu faible vélocité où deux couches distinctes de carburant ont été construites pour représenter des carburants de surface et de la Couronne au chaparral. Chamise, un arbuste commun de chaparral, comprenant la couche de cime vivante. La couche superficielle de la mort de carburant a été construite avec l’excelsior (bois déchiqueté). Nous avons développé une méthodologie pour mesurer la perte de masse, température et la flamme de hauteur pour les deux couches de combustible. Thermocouples placés dans chaque couche estimée de la température. Une caméra vidéo a capturé la flamme visible. Post-traitement de l’imagerie numérique a donné flamme caractéristiques dont la hauteur et flamme tilt. Un instrument de la perte de masse de couronne personnalisé développé en interne mesuré l’évolution de la masse de la couche de la Couronne pendant la combustion. Les tendances massives de perte et de la température obtient à l’aide de la théorie de la technique mis en correspondance et d’autres études empiriques. Dans cette étude, nous présentons des procédures expérimentales détaillées et des informations sur l’appareillage utilisé. Les résultats représentatifs pour le taux de perte de masse carburant et température déposé dans le lit de carburant sont également inclus et discutés.

Introduction

En 2016, l’Etat de Californie a connu un total de 6 986 feux de forêt, consommant 564 835 acres1, coûtant des millions de dollars de dégâts et risquer le bien-être de centaines de personnes. En raison du climat méditerranéen régional, source d’énergie importante pour ces incendies sont chaparral végétation communautés2. Feu se propage dans le chaparral peut être considéré comme un feu de cime, puisque le principal combustible qui brûle est élevée3. Cohabiter avec la couche de couronne principalement direct, est la couche de combustible mortes, qui se compose de cast feuillage, branches et plantes herbacées qui poussent sous et entre les arbustes individuels. Feu se lancera plus facilement dans la couche de combustible mortes. Une fois le feu de surface s’enflamme, le feu peut transition à la couche de Couronne où l’énergie dégagée par le feu augmente de façon spectaculaire. Alors que les incendies de chaparral ont généralement été modélisés comme feu propage en combustibles profonds surface4, il y a eu une étude limitée des incendies chaparral comme feux de cimes.

Caractéristiques de la Couronne au chaparral, y compris la forme des particules feuillage, diffèrent de forêt boréale coniférienne, où la plupart des recherches s’est produite. De nombreuses études de balance de laboratoire et de terrain ont étudié divers aspects d’une traînée de poudre dynamique6,5,7,3,8,9,10 ,11,12. Dans le domaine des expériences en laboratoire, plusieurs études ont examiné l’influence des paramètres comme le vent et comportement des feux caractéristiques du combustible sur couronne de chaparral. Lozano7 examiné les caractéristiques de la Couronne de feu initiation en présence de deux lits de carburant Couronne discrète. En Tachajapong et al. 3, surface discrète et couches de la Couronne ont été brûlées à l’intérieur d’un tunnel de vent et le feu de surface a été caractérisé. Initiation de feu seule Couronne a été décrit en détail laissant une analyse complète de la propagation pour les travaux futurs. Li et al. 11 a rendu compte de la propagation d’une flamme si arbustes chaparral unique. Dans un travail connexe, Cruz et al. 10 , 9 a développé un modèle qui prédit l’allumage des conifère feuillage au-dessus d’un feu de surface étalé. Caractéristiques de la combustion des carburants de chaparral ont été explorées dans des études expérimentales de carburants en vrac et individu laisse13,14,15,16. Dupuy et al. 13 a étudié les caractéristiques de combustion des aiguilles du Pinus pinaster et excelsior en brûlant les combustibles dans des paniers cylindriques. Ils ont observé que, dans ces combustibles, hauteur de la flamme a été liée à taux de rejet de chaleur via une loi de puissance des deux cinquièmes a été signalé précédemment dans la littérature17,18. Sun et al. 14 brûlé combustibles chaparral dans des paniers cylindriques semblables à analyser les caractéristiques de combustion de trois carburants chaparral : chamise (Adenostoma fasciculatum), ceanothus (Ceanothus crassifolius) et manzanita ( Arctostaphylos glandulosa).

Motivés par les résultats des études de laboratoire susmentionné, notre but ici est de présenter une méthodologie pour caractériser la propagation dans les couches de couronne de surface et d’arbustes. En outre, nous visons à clarifier certaines des caractéristiques clés qui déterminent le degré d’interaction de la couche de surface de la Couronne. À cette fin, nous avons développé une méthodologie expérimentale en laboratoire pour étudier la transition verticale d’un feu de bois dans un combustible surface forestier à un feu de propagation dans un carburant arbuste élevé. Dans ces types de feux, traduction du feu à la Couronne de l’arbuste, connu comme couronnement, peut être suivie d’une expansion soutenue dans de bonnes conditions. En général, comportement du feu chaparral est dicté par la topographie, la météo et carburant19. Il a été démontré que vent influe sur la vitesse de libération d’énergie dans les carburants5,3,8,20.

Feu se propage dans les carburants poreux peut être considérée comme une série de transitions ou de seuils qui doivent être franchies pour être réussi21. D’un point de vue énergétique, une particule de carburant s’allume si la quantité de chaleur qu’il reçoit se traduit par un mélange de gaz qui réagissent avec succès avec l’oxygène. La flamme qui en résulte se propage si la chaleur produite par la particule de feu enflamme une particule de carburant adjacents. Le feu se propage dans le sol s’il est capable de traverser les lacunes entre les éléments combustibles inflammables. Si la flamme d’un feu de surface est capable de se propager verticalement dans la Couronne des arbres et des arbustes, un changement significatif dans le comportement du feu, y compris les taux de rejet de chaleur accrue, est souvent observé en raison d’une plus grande disponibilité du carburant. Dynamique de l’énergie thermique dans les feux de forêt englobe plusieurs échelles, allant de la très grande échelle, dans les méga-feux qui nécessitent souvent de modélisation climatologique, pour la petite échelle nécessitant une modélisation cinétique chimique. Ici, nous traitons avec un comportement de barème de soufflerie laboratoire de modélisation ; pour les études chimiques échelle cellulose combustion, on se reportera aux œuvres tels que Sullivan et al. 22

Depuis 2001, nous avons effectué une variété d’expériences examinant certains des laboratoire échelle énergétique seuils23,8,24,25,26, 27, mettant l’accent sur les vivants combustibles associés chaparral. Alors qu’à l’extérieur, mesures d’incendie peuvent fournir des résultats plus réalistes, l’environnement contrôlé de la soufflerie permettent la délimitation de l’impact de différents paramètres. Contrôler le vent, par exemple, est particulièrement important pour feux de cimes chaparral survenant dans des régions comme le sud de la Californie où les vents de type foehn, appelés vents de Santa Ana, sont pilotes typiques des incendies. Parce qu’une source de motivation importante pour la méthode décrite ici est d’étudier l’effet du vent et autres paramètres contrôlés sur chaparral propagation de feu, cette étude a été réalisée dans une soufflerie échelle de laboratoire. Le lecteur est dirigé vers le travail par Silvani et al. 28 pour le mesurage de la température dans le chaparral incendies similaires à ceux présentés ici. Pour les mesures sur le terrain sur l’effet du vent sur la propagation de l’incendie, s’il vous plaît voir Morandi et al. 29

Plusieurs paramètres influençant la propagation dans les carburants chaparral ont été analysées expérimentalement en quantifiant la probabilitédu feu propager succès en carburant élevée lits8. La présente étude expérimentale implique une méthodologie développée pour étudier des feux de cime de chaparral répartis par la modélisation de surfaces combustibles et carburants de couronne à l’intérieur de la section de l’essai d’une soufflerie basse vitesse. La surface combustible est modélisé avec excelsior (bois déchiqueté séché). Le lit de la surface combustible est placé au rez-de-chaussée de la soufflerie sur une échelle standard (voir Figure 1). Représentant du lit de combustible de Couronne, un lit de carburant avec chamise a été placé au-dessus du lit de combustible surface en suspendant le carburant à partir d’une plate-forme montée sur le châssis de la soufflerie (voir Figure 1). Les deux lits de carburant sont instrumentés pour mesures de température et la perte de masse ; géométrie de la flamme est obtenue à partir des enregistrements vidéo d’expériences. Paramètres mesurés comprennent la perte de masse, de teneur en carburant et de l’humidité relative de l’air. Paramètres contrôlés étaient présence de vent, la distance entre la surface combustible lit et lit de couronne de carburant et la présence de combustibles de surface. Le taux de perte de masse mesurée peut servir à calculer le taux de libération de chaleur, qui est défini comme :
figure-introduction-9566
où h est la chaleur de la combustion de combustibles, m est la masse de carburant, et t est le temps.

figure-introduction-9824
Figure 1 : montage expérimental soufflerie. Emplacements de couronne carburant lit, le lit de la surface combustible et le ventilateur de tunnel ont été étiquetés pour plus de commodité. Le lit de la surface combustible est placé au rez-de-chaussée de la soufflerie sur une échelle standard. Représentant du lit de combustible de Couronne, un lit de carburant avec chamise a été placé au-dessus du lit de combustible surface en suspendant le carburant à partir d’une plate-forme montée sur le châssis de la soufflerie. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Des expériences ont porté sur la compréhension du comportement des feux de cimes de chaparral, particulièrement d’allumage, mécanismes de propagation de la flamme et propagation, vitesses de front de flamme et taux de consommation de carburant. Afin d’étudier l’interaction entre une surface et une couronne de feu, six configurations de surface et Couronne lits de carburant avec ou sans écoulement du vent appliquées, ont été brûlés dans la soufflerie : Couronne de carburant qu’avec et sans vent (2), la Couronne et séparés par des lits de carburant de surface deux distances avec et sans vent (4). Le tableau 1 résume les configurations expérimentales avec les 6 classes expérimentales. Dans le tableau, le paramètre de lit surface combustible indique si surface combustible était présent pendant l’expérience, le paramètre de vent fait référence à la présence de vent et hauteur de la Couronne se réfère à la distance entre le fond du lit Couronne carburant et le dessous de la surface lit de carburant. Humidité de carburant a été mesurée pour chaque expérience mais non contrôlée, teneur en eau moyenne de carburant était de 48 %, alors que les valeurs minimales et maximales étaient de 18 % à 68 %, respectivement.

ClasseSurface combustible litVentHauteur de la Couronne
AAbsentPas de vent60 à 70 cm
BAbsent1 ms-160 à 70 cm
CHeure actuellePas de vent60 cm
DHeure actuellePas de vent70 cm
EHeure actuelle1 ms-160 cm
FHeure actuelle1 ms-170 cm

Tableau 1 : expérimenter des configurations de. Ici le paramètre lit de combustibles de surface indique si surface combustible était présent pendant l’expérience, le paramètre de vent fait référence à la présence de vent et hauteur de la Couronne se réfère à la distance entre le fond du lit de combustible de Couronne et le fond du lit surface combustible.

Une balance électronique mesurée surface carburant masse et nous avons développé un système de perte de masse personnalisés pour la couche de la Couronne. Le système se composait de pesons individuels connectés à chaque coin du lit suspendu de carburant. Consommation de qualité vidéo caméras enregistrées les flammes visuelles ; traitement de l’image des données visuelles à l’aide d’un script personnalisé généré flamme caractéristiques dont la hauteur et l’angle. Un programme a été développé pour convertir des images vidéo du RVB (rouge/vert/bleu) codage en noir et blanc grâce à un processus de seuillage d’intensité lumineuse. Le bord de la flamme a été obtenu aux images noir et blancs. Hauteur maximale a été définie comme le point culminant de l’arête de la flamme, ont également obtenus des hauteurs de flamme instantanée. Dans une image, hauteur de la flamme a été mesurée de la base du lit de combustible au point vertical maximal de la flamme. Tous les codes de traitement ainsi que l’interface de contrôle instrument conçu pour ce protocole ont été mis à la disposition par les auteurs ici par le biais de leur site d’accès logiciel. Récolte le carburant direct localement et mener les brûlures expérimentales dans les 24 h réduit au minimum la perte d’humidité. Une thermocouple tableau enregistré lit température du carburant dans la direction du vent sections permettant le calcul du taux de propagation. La figure 1 montre un schéma de l’installation de lit de carburant ainsi que l’arrangement de thermocouple. Suivent les détails du protocole expérimental.

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Protocole

mise en garde : comme plusieurs étapes dans le protocole suivant comportent des activités qui ont le potentiel de causer un dommage, veiller à ce que le bon équipement de protection individuelle (EPI) est utilisé à la suite de protocoles de sécurité dont le feu vêtements résistants et des lunettes de protection.

1. Couronne carburant Bed Load Cell Instrumentation Setup

  1. serre-joints en C-4 modifier par double ressort porte mousquetons (voir Table des matières) dans le trou de la broche à la pince de fixation ' fin de vis s (voir la figure 2). Utilisez les mousquetons pour suspendre le lit de carburant Couronne.
  2. En utilisant un ensemble différent de C-pinces, fixez chaque capteur de jauge de contrainte à la partie supérieure de l’armature de la soufflerie (voir Figure 2).
  3. Attach modifié C-pinces à l’extrémité libre des cellules jauge de contrainte, avec les mousquetons pendant vers le bas. Attachez les chaînes à la plate-forme pour le lit de carburant Couronne.
  4. Pour suspendre la plateforme de lit de carburant Couronne de l’armature de la soufflerie, relier chacune des chaînes de lit Couronne carburant à un mousqueton.
  5. Une fois que chacune des cellules de quatre charge sont complètement monté et raccordé sur le lit de carburant, brancher leurs fils jusqu’au pont de Wheatstone qui sera utilisé pour l’acquisition de données. Couvrir les pesons avec feu isolant, tels que le type utilisé pour les refuges incendie.

figure-protocol-1688
figure 2 : soufflerie Couronne carburant lit load cell instrumentation. (a) vue de face soufflerie (b) mise à jour le C-clamp avec mousqueton et Couronne carburant lit la chaîne qui prend en charge le lit de carburant de couronne. (c) charge cellule attaché à l’armature de la soufflerie à l’aide d’une pince en C. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

2. étalonnage de la cellule de charge

Remarque : le signal produit par les cellules de pesage est converti en une masse équivalente à travers :
figure-protocol-2540
où V est le signal, généralement en millivolts, A et B sont des constantes à déterminer par le biais de calibrage, et m représente la masse en grammes. Tous les paramètres dans l’équation (2) sont obtenues par le biais de l’interface de contrôle instrument personnalisé développé pour l’instrumentation de masse de couronne dans le présent protocole. Lorsque l’utilisation du système, le poids de précision sont utilisées pour étalonner le signal de cellule de charge. Constantes d’étalonnage A et B seront obtenus fondée sur le signal produit lors de la mesure de la charge de ces poids de précision. La constante A est calculée à partir :
figure-protocol-3324
m t étant un la masse des poids de précision du procès, un w est le signal produit par le poids chargé sur le peson, alors qu’un w, o correspond au signal produit lorsqu’aucun poids n’est appliqué sur le peson.

  1. Pour obtenir le calibrage constant A, poids de précision de crochet (une bonne gamme serait de 200 à 500 g) à la première cellule de charge. Utiliser la masse des poids précision comme paramètre m t dans l’équation (3).
  2. La valeur du gain de cellule de charge 128 en utilisant le champ de # entrée comme illustré à la Figure 3 b, i.1. Cela correspond à la valeur maximale autorisée par le dispositif.
  3. Lire le signal de sortie en sortie 0 depuis l’interface de l’instrument (voir Figure 3 b, i2). Il s’agit de paramètre un w dans l’équation (3).
  4. Décrocher le poids, puis lire la nouvelle valeur affichée dans l’interface de l’instrument ( Figure 3 b, i2). Il s’agit de paramètre un w, o.
  5. Calculer A basé sur les paramètres (m, t , un w, un o, o) obtenu en étapes 2.1 à 2.4 et les équations présentées.
  6. Dans l’interface de contrôleur, renseignez le Ch 0 M valeur pour chaque capteur avec la valeur A obtenu à l’étape précédente.
  7. Pour trouver la valeur de décalage, B, retirez tous les poids, lire la valeur dans la ' sorties calibré (g) ' boîte (voir la Figure 3C i2), multipliez cette valeur par -1. Le résultat est constante B, tapez ce numéro dans le " plus " Ch 0-A box (voir la Figure 3C, i.3).
  8. Répétez les étapes 2.3-2.8 pour chaque cellule de pesage (0, 1, 2, 3), le système est maintenant entièrement calibré ; procéder pour charger les lits de carburant avec les carburants de.

figure-protocol-5540
figure 3 : données d’interface Instrument contrôle entrée étapes pour peson étalonnage. (un) fenêtre de paramétrage initial de Bridge avec réglage de gain et activez la case (b), à la fenêtre pour la première phase de l’étalonnage de cellule de charge (c) fenêtre pour la deuxième phase de l’étalonnage de cellule de charge (d), à la fenêtre pour la fin phase d’étalonnage de cellule de charge, le fichier est enregistré ici et enregistrement de données a été démarré. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

3. préparation de Chaparral et Excelsior carburant lits

Remarque : chaque expérience utilise 2 kg de chamise direct et 0,5 kg d’excelsior (bois déchiqueté de tremble).

  1. De la pile de carburant recueilli pour la gravure, recueillir plusieurs pintes 1 bouteilles de carburant (3-4 bouteilles).
    1. Suivre les procédures délimités par Countryman et Dean d’échantillons secs four et obtenir le carburant l’humidité contenu 30.
  2. Couper les branches individuelles dans un groupe de chamise récemment récolté pour enlever la matière morte et matériel de branche plu de ¼ de pouce de diamètre. Placer le matériel direct carburant restant dans le récipient pour le pesage.
  3. Sélectionner 2 kg de la chamise Paré et 0,5 kg d’excelsior à l’aide d’une balance électronique. Placez 0,5 kg d’excelsior sur la plateforme de lit surface combustible sur le sol de soufflerie, veiller à ce que la masse volumique est aussi uniforme que possible. Cela en plaçant une quantité connue d’excelsior sur une profondeur de célèbre domaine.
  4. Pull apart (peluches) l’excelsior compacté pour diminuer sa masse volumique, donc il va brûler facilement. 2 kg de chamise taillée sur la plate-forme pendent les pesons pour créer le lit de carburant élevée de charge. Diffuser uniformément les branches chamise sur toute la plate-forme pour produire un lit uniforme carburant.

4. Arrangement de thermocouple

Remarque : thermocouples de Type K sont utilisés pour mesurer la température de deux lits de carburant. Les données sont collectées grâce à un système d’acquisition de données contrôlé avec un utilisateur graphique personnalisée de l’interface (voir le tableau des matériaux pour les logiciels de conception de contrôleur). Les thermocouples recommandés pour une utilisation sont 24 thermocouples AWG avec un temps de réponse de 0,9 s.

  1. Raccorder un tableau de seize ans 24 thermocouples AWG (diamètre du conducteur : mm 0,51054) à un enregistreur de données (temps de réponse : 0,9 s).
  2. Insérer 6 thermocouples dans la couche de combustible de couronne. Placez ces thermocouples de 20 cm de distance et éviter tout contact des thermocouples avec branches. Insérez 10 thermocouples dans la couche de surface combustible. Placez ces thermocouples de combustibles de surface 10 cm apart et éviter tout contact des thermocouples avec branches (voir Figure 4).
  3. Activer la journalisation de données en cliquant sur le " Start " bouton dans l’interface de logiciel de contrôle de thermocouple.

figure-protocol-9154
figure 4 : diagramme de surface et Couronne carburant lits avec tableau de thermocouple emplacement. Ici 6 thermocouples ont été insérés dans la couche de combustible de couronne 20 cm indépendamment de l’autre. 10 thermocouples ont été insérés dans la couche de surface combustible espacées de 10 cm. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

5. image Acquisition Setup

  1. Mont le visuel la cible de référence qui a des marques rouges à intervalles de 10 cm au-dessus de la fenêtre de la soufflerie. Utilisez cet objectif comme référence pour déterminer la hauteur de la flamme de l’expérience vidéo.
    NOTE : Hauteurs de flamme d’échantillon sont présentés dans la Figure 5.
    2. Collection de
  2. de données photographiques. En se concentrant sur la zone de test de soufflerie, ajuster le focus de la caméra afin de bien saisir la cible de référence verticale complète ainsi que la zone de lit carburant.
  3. Collecte de données de caméra vidéo d’installation. Monter la caméra vidéo avec une caméra universel mural sur le mur pour fournir une vue complète de la section test de soufflerie.

figure-protocol-10634
figure 5 : photographie des hauteurs de flamme échantillon d’une expérience typique. La cible visuelle bleue avec marquage rouge sert de référence pour déterminer la hauteur de la flamme de la vidéo de l’expérience. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

6. flow Setup

Remarque : la soufflerie est équipée d’un ventilateur à vitesse variable. Le débit d’air en soufflerie a été précédemment calibré à la vitesse du ventilateur. Pour atteindre la vitesse du vent désirée, la vitesse de rotation ventilateur (en Hz) est sélectionnée. Dans ces expériences, on a étudié sans vent et cas de flux pour le vent 1 m/s.

  1. Régler la vitesse du ventilateur à 1 m/s sur le régulateur de vitesse. Allumez le ventilateur afin d’assurer qu’il fonctionne correctement.
  2. Désactiver le ventilateur. Il est maintenant prêt à l’emploi.
    Remarque : Le bâtiment de burn est conçu pour mener des expériences de feu en toute sécurité tout en évacuant la fumée de l’espace de travail. Aviser les autorités locales incendie que les expériences sont menées pour éliminer l’occurrence de fausses alarmes.
  3. Fermer toutes les portes dans le bâtiment pour s’assurer que les évents de toiture sont la seule sortie pour l’évacuation de la fumée.
  4. Allumez l’alimentation en air fans à apporter dans l’air frais provenant de l’extérieur du bâtiment au niveau du plancher. Allumez les ventilateurs pour évacuer la fumée à travers les évents de toiture.
    Remarque : Vous établirez une faible vitesse, le débit d’air de volume élevé d’à l’extérieur de l’édifice qui s’élève verticalement en raison de la différence de pression légère et les ouvertures de toit.
  5. Avant chaque expérience, utilisez un hygromètre thermomètre mouillé pour mesurer l’humidité relative et la température de l’air ambiant.

7. Allumage (mettre en œuvre simultanément à l’étape 8)

Remarque : le processus d’allumage devrait être effectué comme suit par le membre d’équipage d’allumage. Pour une sécurité accrue, il est recommandé qu’un deuxième membre d’équipage demeurent près de la zone de test lors de l’allumage.

  1. Quand vous êtes invité à ' feu ', tremper le bord d’attaque du lit excelsior surface combustible avec l’alcool éthylique dénaturé. Placez la bouteille d’alcool de la zone d’allumage et à l’aide d’une torche butane, enflammer l’extrémité du lit surface combustible dans une ligne parallèle au bord du lit de combustible. Soyez attentif car le carburant imbibé d’alcool s’enflammera facilement.
  2. Une fois le lit de carburant a été allumé, sortez de la section d’essai et fermer la porte de tunnel. Si le vent est requis pour l’expérience, allumez le ventilateur de soufflerie.

8. Lancer exécuter expérimental

Remarque : après vérification de l’expérience est correctement configuré, les caméras devraient être commencées.

  1. Allumez la caméra vidéo pour enregistrer.
  2. Parler à haute voix l’expérience numéro/code, la date et configuration expérimentale pour le microphone de la caméra vidéo enregistre ces informations.
  3. Demander à l’équipage de l’ordinateur pour commencer l’enregistrement de données en cochant le " activer la journalisation de données " option dans l’interface des instruments de contrôle (voir Figure 3d, i.1). Demander à la personne de contact pour enflammer le carburant. Une fois que le membre d’équipage d’allumage quitte la soufflerie, instruire le membre d’équipage de vent pour démarrer le ventilateur de soufflerie. Ce sera le début de l’expérience où le temps est zéro (t = 0).

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Résultats

Couronne et flamme surface hauteur données ont été extraites les données vidéo. Tendances de hauteur de flamme typique pour des expériences est présenté à la Figure 6. Comportement de hauteur de flamme suivi celle de Sun et al. 14

figure-results-413
Figure 6 : estimé à hauteur de la...

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Discussion

La capacité de mesurer la masse de carburant élevée tout au long de l’expérience a été l’un des principaux avantages de la technique présentée ici. Des études antérieures traitant feu chaparral ont mis l’accent sur chaque initiation de feu Couronne seule ou seulement sur la surface de se propager, mais pas les deux. Ces études ont quantifié la possibilité d’inflammation dans la couche de Couronne et ont quitté l’étude de la propagation pour les travaux futurs23. Notre mét...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Les auteurs tiennent à remercier Benjamin Sommerkorn, Gabriel Dupont, Jake Eggan et Chirawat Sanpakit qui ont aidé aux expériences présentées ici. Jeanette Iñiguez Cobian reconnaît la prise en charge par le numéro de licence d’occasion recherche institutionnelle (MIRO) de la NASA MUREP NNX15AP99A. Ce travail a également été financé par le Plan National de feu de USDA/USDI grâce à une entente entre l’USDA Forest Service, Station de recherche de PSW et l’Université de Californie - Riverside.

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matériels

NameCompanyCatalog NumberComments
Wind Tunnel Instrumentation
cDAQ-9178 CompactDAQ ChassisNational Instruments781156-01
NI-9213 C Series Temperature Input ModuleNational Instruments785185-01
NI SignalExpress for WindowsNational Instruments779037-35 Newest version, older version used for experiment
High Temperature Nextel Insulated Thermocouple ElementsOmegaXC-24-K-18
Thermocouple Extension Wire with Polyvinyl Coated Wire and Tinned Copper OverbraidOmegaEXPP-K-24S-TCB-P
Ultra High Temperature Miniature ConnectorsOmegaSHX-K-M
CompuTrac MAX 2000XL Arizona InstrumentsMAX-2000XLDiscontinued, Newer Model Out
Kestrel 3000 Pocket Weather MeterNielsen-Kellerman0830
Satorius CPA 34001S Sartorius25850314Discontinued Model
5 Kg Micro Load Cell (X4)Robotshop.comRB-Phi-118Strain Gauge Load Cell
Phidget PhidgetBridge Wheatstone Bridge Sensor InterfaceRobotshop.comRB-Phi-107Interfaces with 4 load cells, performs signal amplification
#2 Stainless S-Biner (X4)Home DepotSB2-03-11Dual spring gate carabiners used to mount load cells
2 in. Malleable Iron C-ClampHome Depot# 4011Used to mount load cells
NameCompanyCatalog NumberComments
Personal Protective Equipment
Wildland Firefighter Nomex ShirtGSA AdvantageSH35-5648
Fireline 6 oz Wildland Fire PantsGSA Advantage139702MR SEV16
NameCompanyCatalog NumberComments
Fuels
ChamiseCollected in situN/A
Natural Shredded Wood Excelsior – Natural Coarse 50 lbs bailPaper Mart21-711-88
Bernzomatic UL100 Basic Propane Torch KitHome DepotUL100KC
Isopropyl alcoholConvenience storeN/A
NameCompanyCatalog NumberComments
Video and Photography
Nikon D3000 10.2-MP DSLR camera with DX-format sensor and 3x 18x55mm Zoon-NIKKOR VR Image Stabilization Lens
Sony Handycam Camcorder DCR-SX85Amazon.comDCR-SX85
NameCompanyCatalog NumberComments
Software
NI LabViewNational InstrumentsStudent VersionUsed for instrument control and interfacing
MATLAB Student Version (MATLAB_R2014a)MathworksStudent Version Used for data post-processing including image processing

Références

  1. California Department of Forestry and Fire Protection. Incident Information, 2016. , Available from: http://cdfdata.fire.ca.gov/incidents/ (2016).
  2. Minnich, R. A. Fire mosaics in southern California and northern Baja California. Science. 219 (4590), 1287-1294 (1983).
  3. Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Weise, D. R. Experimental modelling of crown fire initiation in open and closed shrubland systems. Int. J. Wildl. Fire. 23 (4), 451-462 (2014).
  4. Rothermel, R. C., Philpot, C. W. Predicting changes in chaparral flammability. J. For. 71 (10), 640-643 (1973).
  5. Van Wagner, C. E. Conditions for the start and spread of crown fire. Can. J. For. Res. 7, 23-34 (1977).
  6. Fons, W. L. Analysis of Fire Spread in Light Forest Fuels. J. Agric. Res. (3), (1946).
  7. Lozano, J. An investigation of surface and crown fire dynamics in shrub fuels [dissertation]. , University of California-Riverside. 222 (2011).
  8. Weise, D., Zhou, X., Sun, L., Mahalingam, S. Fire spread in chaparral-'go or no-go?'. Int. J. Wildl. Fire. 14, 99-106 (2005).
  9. Cruz, M. G., Butler, B. W., Alexander, M. E., Forthofer, J. M., Wakimoto, R. H. Predicting the ignition of crown fuels above a spreading surface fire. Part I: Model idealization. Int. J. Wildl. Fire. 15 (1), 47-60 (2006).
  10. Cruz, M. G., Butler, B. W., Alexander, M. E., Forthofer, J. M., Wakimoto, R. H. Predicting the ignition of crown fuels above a spreading surface fire. Part II: Model idealization. Int. J. Wildl. Fire. 15 (1), 47-60 (2006).
  11. Li, J., Mahalingam, S., Weise, D. R. Experimental investigation of fire propagation in single live shrubs. Int. J. Wildl. Fire. 26 (1), 58-70 (2017).
  12. Byram, G. M. Combustian of Forest Fuels. For. Fire Control Use. , 61-89 (1959).
  13. Dupuy, J. L., Maréchal, J., Morvan, D. Fires from a cylindrical forest fuel burner: Combustion dynamics and flame properties. Combust. Flame. 135 (1-2), 65-76 (2003).
  14. Sun, L., Zhou, X., Mahalingam, S., Weise, D. R. Comparison of burning characteristics of live and dead chaparral fuels. Combust. Flame. 144 (1-2), 349-359 (2006).
  15. Fletcher, T. H., Pickett, B. M., et al. Effects of Moisture on Ignition Behavior of Moist California Chaparral and Utah Leaves. Combust. Sci. Technol. 179 (6), 1183-1203 (2007).
  16. Engstrom, J. D., Butler, J. K., Smith, S. G., Baxter, L. L., Fletcher, T. H., WEISE, D. R. Ignition Behavior of Live California Chaparral Leaves. Combust. Sci. Technol. 176 (9), 1577-1591 (2004).
  17. Zukoski, E. Fluid Dynamic Aspects Of Room Fires. Fire Saf. Sci. 1, 1-30 (1986).
  18. Thomas, P. H., Webster, C. T., Raftery, M. M. Some experiments on buoyant diffusion flames. Combust. Flame. 5, 359-367 (1961).
  19. Finney, M. a, Cohen, J. D., McAllister, S. S., Jolly, W. M. On the need for a theory of wildland fire spread. Intl J Wildl Fire. 22 (1), 25-36 (2013).
  20. Mendes-Lopes, J. M. C., Ventura, J. M. P., Amaral, J. M. P. Flame characteristics, temperature-time curves, and rate of spread in fires propagating in a bed of Pinus pinaster needles. Int. J. Wildl. Fire. 12 (1), 67-84 (2003).
  21. Williams, F. A. Mechanisms of fire spread. Symp. Combust. 16 (1), 1281-1294 (1977).
  22. Sullivan, A. L., Ball, R. Thermal decomposition and combustion chemistry of cellulosic biomass. Atmospheric Environment. 47, 133-141 (2012).
  23. Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Zhou, X., Weise, D. R. Experimental and Numerical Modeling of Shrub Crown Fire Initiation. Combust. Sci. Technol. , 618-640 (2016).
  24. Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Zhou, X., Weise, D. R. An investigation of crown fuel bulk density effects on the dynamics of crown fire initiation in Shrublands. Combust. Sci. Technol. 180 (4), 593-615 (2008).
  25. Zhou, X., Weise, D., Mahalingam, S. Experimental measurements and numerical modeling of marginal burning in live chaparral fuel beds. Proc. Combust. Inst. 30 (2), 2287-2294 (2005).
  26. Pickett, B. M., Isackson, C., Wunder, R., Fletcher, T. H., Butler, B. W., Weise, D. R. Flame interactions and burning characteristics of two live leaf samples. Int. J. Wildl. Fire. 18 (7), 865-874 (2009).
  27. Cobian-Iñiguez, J., Sanpakit, C., et al. Laboratory Experiments to Study Surface to Crown Fire Transition in Chaparral. Fall Meet. West. States Sect. Combust. Inst. , Paper #134HC-0040 (2015).
  28. Silvani, X., Morandini, F. Fire spread experiments in the field: Temperature and heat fluxes measurements. Fire Safety J. 44 (2), 279-285 (2009).
  29. Morandini, F., Silvani, X., et al. Fire spread experiment across Mediterranean shrub: Influence of wind on flame front properties. Fire Safety J. 41 (3), 229-235 (2006).
  30. Countryman, C. M., Dean, W. A. Measuring moisture content in living chaparral: a field user's manual. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. PSW-36. , Available from: http://www.fs.fed.us/psw/publications/documents/psw_gtr036/ 28(1979).
  31. Albini, F. A. A Model for Fire Spread in Wildland Fuels by- Radiation. Combust. Flame. 42, (1985).
  32. Rothermel, R. C. A Mathematical Model for Predicting Fire Spread in Wildland Fuels. USDA For. Serv. Res. Pap. INT-115. , 40(1972).
  33. Freeborn, P. H., Wooster, M. J., et al. Relationships between energy release, fuel mass loss, and trace gas an aerosol emissions during laboratory biomass fires. J. Geophys. Res. Atmos. 113 (1), 1-17 (2008).
  34. Finney, M. A., Cohen, J. D., et al. Role of buoyant flame dynamics in wildfire spread. Proc Nat Acad Sci USA. 112 (32), 9833-9838 (2015).
  35. Green, L. R. Burning by prescription in chaparral. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. PSW-51. , 36(1981).
  36. Cohen, J., Bradshaw, B. Fire behavior modeling - a decision tool. Proc. Prescr. Burn. Midwest State Art. , 1-5 (1986).
  37. Weise, D. R., Koo, E., Zhou, X., Mahalingam, S., Morandini, F., Balbi, J. H. Fire spread in chaparral - A comparison of laboratory data and model predictions in burning live fuels. Int. J. Wildl. Fire. 25 (9), 980-994 (2016).
  38. Omodan, S. Fire Behavior Modeling - Experiment on Surface Fire Transition to the Elevated Live Fuel A. , (2015).
  39. Mulvaney, J. J., Sullivan, A. L., Cary, G. J., Bishop, G. R. Repeatability of free-burning fire experiments using heterogeneous forest fuel beds in a combustion wind tunnel. Intl J Wildl Fire. 25 (4), 445-455 (2016).

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