המחברים רוצה להכיר בנג'מין Sommerkorn, גבריאל דופונט, ג'ייק Eggan, Chirawat Sanpakit שעזר עם הניסויים שהוצגו כאן. ג'נט Cobian Iñiguez מאשר תמיכה על ידי נאס א MUREP מוסדי מחקר הזדמנות (מירו) גרנט מספר NNX15AP99A. עבודה זו גם מומן על ידי משרד החקלאות/USDI הלאומי אש התוכנית באמצעות הסכם בין שירות היערות של משרד החקלאות, תחנת המחקר PSW, אוניברסיטת קליפורניה - ריברסייד.

התראה: כפי מספר שלבים בפרוטוקול הבאים לערב פעילויות בעלות פוטנציאל לגרום לפציעה, להבטיח כי תקין ציוד מגן אישי (עיקרון השוויון הפוליטי) משמש בעקבות פרוטוקול הבטיחות הוקמה כולל ירי בגדים עמידים, eyewear הגנה.
 1. הכתר דלק מיטה עומס תא ומכשור התקנה <ol><li>לשנות 4 C-סוגרים על-ידי הצמדת באביב כפול שער טבעות מתכת (ראה טבלה של חומרים) דרך החור pin-המלחציים &#39; s בורג הקצה (ראה איור 2). להשתמש את טבעות מתכת להשעות את המיטה דלק הכתר.</li>
	<li>באמצעות קבוצה שונה של C-מלחציים, מוספית כל תא מד מתח טעינה בחלק העליון של המסגרת מנהרת רוח (ראה איור 2).</li>
	<li>צרף ששינה C-מלחציים עד הסוף חינם של תאי זן מד, עם טבעות מתכת שמוט. לצרף שרשראות הפלטפורמה המיטה דלק הכתר.</li>
	<li>להשעות את הפלטפורמה כתר למיטה דלק מהמסגרת מנהרת רוח, לחבר כל אחת מהרשתות מיטה דלק הכתר carabiner.</li>
	<li>פעם לכל התאים ארבע עומס מלא תיטען מחובר למיטה דלק, להתחבר לגשר ויטסטון אשר ישמשו עבור רכישת נתונים שהאזנות שלהן. לכסות את התאים עומס עם אש בידוד חומרים, כמו מהסוג המשמש עבור מקלטים אש.</li>
</ol> <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig2.jpg" /> איור 2: מנהרת רוח הכתר דלק מיטה עומס תא אינסטרומנטציה. () מבט מלפנים מנהרת רוח (b) שונה C-קלאמפ עם שרשרת מיטה דלק carabiner והכתר התומך המיטה דלק הכתר. (ג) טען תא מחוברים למסגרת מנהרת רוח באמצעות C-מלחציים. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig2large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
 2. לטעון כיול תא הערה: האות המיוצר על ידי תאי טעינה מומר של המסה שווה ערך באמצעות: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq2.jpg" /> 
איפה V האות, בדרך כלל במילי-ואטים, A ו- B הם קבועים כדי לקבוע באמצעות כיול, ומייצג m המסה גרמים. כל הפרמטרים במשוואה (2) מתקבלים באמצעות ממשק שליטה כלי מותאם אישית שפותח עבור מכשור המונים הכתר של פרוטוקול זה. כאשר הראשונה באמצעות המערכת, דיוק משקולות משמשות כדי לכייל את האות תא המטען. כיול קבועים A ו- B ניתן להשיג מבוסס על האות המופק בעת מדידת העומס של משקולות דיוק אלה. הקבוע מחושבת על פי: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq3.jpg" /> איפה m t המסה של הניסיון דיוק המשקל, w זה האות מיוצר עם משקל טעון על תא המטען, ואילו w, o תואמת לאות המיוצר כאשר אין כל משקל מוחל על תא המטען.
<ol><li>כדי להשיג את כיול קבוע A, הוק דיוק משקולות (מגוון יהיה 200-500 גרם) לתא המטען הראשון. להשתמש את המסה של משקולות דיוק כמו הפרמטר m t במשוואה (3).</li>
	<li>להגדיר את רווח תא המטען 128 באמצעות השדה # קלט כפי שמוצג באיור 3b, i.1. זה תואם את הערך המרבי המותר ע י המכשיר.</li>
	<li>לקרוא את אות הפלט-פלט 0 מתוך ממשק המכשיר (ראה איור 3b, i2). זהו פרמטר w במשוואה (3).</li>
	<li>שחרר את המשקל, לקרוא את הערכים החדשים המוצגים בממשק של כלי נגינה ( איור 3b, i2). זהו פרמטר w, o.</li>
	<li>חישוב A בהתבסס על הפרמטרים (m t , w, w, o) בשנת צעדים 2.1 ל 2.4, הציגה את המשוואות.</li>
	<li>בממשק בקר, למלא את ה-Ch ערך 0-M עבור כל חיישן עם הערך A שהושג בשלב הקודם.</li>
	<li>למצוא את ערך ההיסט כערך, B, להסיר כל משקולות, לקרוא הערך &#39; פלטי מכויל (g) &#39; תיבת (ראה איור 3 c i2), להכפיל ערך זה ב-1. המספר שהתקבל הוא הקבוע B, הקלד את המספר הזה, &#34; תוספת &#34; Ch תיבת 0-A (ראה איור 3 c, i.3).</li>
	<li>חזור על השלבים 2.3-2.8 לכל תא מטען (0, 1, 2, 3), המערכת עכשיו מכויל לחלוטין; להמשיך לטעון את המיטות דלק עם שהדלקים.</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig3.jpg" /> איור 3: כלי בקרה ממשק נתונים קלט השלבים על תא המטען כיול. חלון ההתקנה הראשונית () גשר עם רווח ההתקנה ולאפשר תיבת (b) חלון בשלב ראשון של כיול תא המטען (c) חלון עבור השלב השני של כיול תא המטען (d) חלון לסוף הבמה של כיול עומס תא, הקובץ יישמר כאן, רישום נתונים הופעל. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig3large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
 3. הכנה של שפרל ומיטות דלק אקסלסיור הערה: ניסוי משתמש 2 ק ג של chamise בשידור חי, 0.5 ק ג של אקסלסיור (עץ צפצפה גרוסים).
<ol><li>מן הערימה של דלק שנאספו עבור צריבת, לאסוף בקבוקים 1-ליטר דלק (3-4 בקבוקים).
	<ol><li>בצע את ההליכים המותווית על ידי ארצו ודין כדי דגימות יבש תנור ולקבל דלק לחות תוכן 30.</li>
	</ol></li> <li>לקצץ ענפים בודדים מן צרור chamise שנקטפו לאחרונה כדי להסיר חומר מת והחומרים סניף גדול מ- ¼ ס מ קוטר. הכנס את חומר הדלק בשידור חי הנותרים מכל שקילה.</li>
	<li>בחר 2 ק ג של chamise של גזוז, 0.5 ק ג של אקסלסיור באמצעות סרגל אלקטרונית. במקום 0.5 ק ג של אקסלסיור לרציף דלק משטח מיטה על הרצפה מנהרת רוח, המבטיח כי הצפיפות בצובר הוא כמו אחיד ככל האפשר. עושים זאת על ידי הצבת כמות ידועה של אקסלסיור לעומק אזור ידוע.</li>
	<li>למשוך בנפרד (מוך) המלון הדחוס כדי להקטין הצפיפות בצובר שלה אז זה יבער בקלות. לטעון 2 ק ג של chamise החתוך על הפלטפורמה תולה את התאים עומס כדי ליצור את המיטה דלק מוגברות. אחיד להתפשט הענפים chamise פלטפורמת כולו לייצר מיטה דלק אחיד.</li>
</ol> 4. צמד תרמי סידור הערה: צמדים תרמיים מסוג K משמשים כדי למדוד טמפרטורה של שתי מיטות דלק. נתונים נאספים באמצעות מערכת רכישת נתונים נשלט עם משתמש גרפיים מותאמים אישית ממשק (ראה טבלה של חומרים עבור תוכנת עיצוב בקר). ייעוד שונה מומלץ לשימוש הם צמדים תרמיים AWG 24 עם זמן תגובה של 0.9 ס
<ol><li>לחבר מערך של 16 24 AWG צמדים תרמיים (קוטר מנצח: 0.51054 מ מ) לוגר נתונים (זמן תגובה: 0.9 s).</li>
	<li>מכניס צמדים תרמיים 6 השכבה דלק הכתר. במקום אלה צמדים תרמיים 20 ס מ אחד מהשני, יש להימנע ממגע של צמדים תרמיים עם ענפים. להוסיף 10 ייעוד שונה אל שכבת פני השטח דלק. למקם את אלה צמדים תרמיים משטח דלק 10 ס מ אחד מהשני, להימנע ממגע של צמדים תרמיים עם סניפים (ראה איור 4).</li>
	<li>להפעיל רישום נתונים על-ידי לחיצה &#34; התחלה &#34; לחצן בממשק תוכנת שליטה צמד תרמי.</li>
</ol> <img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig4.jpg" /> איור 4: תרשים של השטח והכתר דלק מיטות עם מערך צמד תרמי מיקום- כאן צמדים תרמיים 6 הוכנסו לתוך השכבה דלק הכתר 20 ס מ אחד מהשני. צמדים תרמיים 10 הוכנסו אל שכבת פני השטח דלק 10 ס מ אחד מהשני. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig4large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
 5. ההתקנה רכישת התמונה היעד הפניה <ol><li>הר הדימוי שיש סימנים אדומים במרווחים של 10-ס ממעל החלון מנהרת רוח. להשתמש יעד זה כהפניה כדי לקבוע את גובה הלהבה מהוידאו ניסוי. 
	הערה: מדגם הגולן להבה מוצגים באיור 5.</li>
	אוסף <li>הגדרת נתוני הצילום. התמקדות באזור הבדיקה מנהרת רוח, להתאים את המוקד המצלמה כדי ללכוד את המטרה כל התייחסות אנכי, כמו גם אזור המיטה דלק.</li>
	<li>התקנת מצלמת וידאו אוסף נתונים. לטעון את המצלמה עם הר קיר אוניברסלי מצלמה על הקיר כדי לספק תצוגה מלאה של סעיף מבחן מנהרת רוח.</li>
</ol> <img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig5.jpg" /> איור 5: צילום של מדגם הגולן להבה של ניסוי טיפוסי. המטרה חזותי כחול עם סימון אדום משמש הפניה כדי לקבוע את גובה הלהבה מהוידאו הניסוי. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig5large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
 6. ההתקנה לזרום הערה: מנהרת הרוח הינו מצויד עם מאוורר מהירות משתנה. זרימת אוויר במנהרת הרוח כוילה בעבר על מהירות המאוורר. כדי להשיג את מהירות הרוח הרצוי, מהירות הסיבוב של מאוורר (ב- Hz) נבחרה. בניסויים הנוכחי, נחקרו אין הרוח ואת המקרים זרימת רוח 1 m/s.
<ol><li>להגדיר מהירות המאוורר 1 m/s של בקר המהירות. תדליק את המאוורר כדי לוודא שהוא מתפקד כראוי.</li>
	<li>בטל את המאוורר. . זה עכשיו מוכן לשימוש. 
	הערה: הבניין צריבה נועד לערוך ניסויים אש בבטחה תוך כדי פינוי עשן מרחב העבודה. נא להודיע לרשויות מקומיות אש כי מתנהלים ניסויים כדי למנוע ההתרחשות של אזעקות שווא.</li>
	<li>לסגור את כל הדלתות בתוך הבניין כדי להבטיח כי האוורור גג היציאה היחידה האפשרית לפינוי עשן.</li>
	האוהדים <li>להפוך את אספקת האוויר להכניס אויר צח מ מחוץ לבניין בגובה הרצפה. להפעיל את הפליטה מעריצים לפינוי עשן דרך פתחי האוורור הגג. 
	הערה: זה תקים על מהירות נמוכה, זרימת האוויר נפח גבוה מ מחוץ לבניין המתנשא אנכית לאור ההבדל לחץ קל, הפתחים הגג.</li>
	<li>לפני כל ניסוי, להשתמש רטוב-הנורה מד לחות כדי למדוד את הלחות היחסית ואת הטמפרטורה של האוויר אמביינט.</li>
</ol> 7. ההצתה (ליישם בו זמנית עם שלב 8) הערה: תהליך הצתה צריך להתנהל כדלקמן על-ידי חבר הצוות ההצתה. לבטיחות מוגברת, מומלץ כי חבר הצוות השני יישארו ליד אזור הבדיקה במהלך ההצתה.
<ol><li>כאשר הורו &#39; להצית &#39;, להשרות בחוד החנית של המיטה דלק משטח אקסלסיור עם שפגע בסימני אתיל אלכוהול. מקם את הבקבוק אלכוהול ספורים מאזור הצתה, באמצעות להביור בוטאן, להצית בקצה של המיטה דלק משטח בקו מקביל בחוד החנית של המיטה דלק. להיות שומר מצוות כמו דלק ספוגת האלכוהול תוצת בקלות.</li>
	<li>לאחר המיטה דלק הציתה, צא סעיף מבחן וסגור את הדלת המנהרה. אם הרוח נדרשת עבור הניסוי, תדליק את המאוורר מנהרת רוח.</li>
</ol> 8. ליזום לפעול ניסיונית הערה: בעת אימות הניסוי מוגדר כראוי, יש להפעיל את המצלמות.
<ol><li>להפעיל את מצלמת הווידאו כדי להקליט.</li>
	<li>לדבר בקול רם את הניסוי המספר/הקוד, תאריך ו תצורת ניסיוני אז המיקרופון על מצלמת הוידיאו מתעד את המידע הזה.</li>
	<li>להורות הצוות המחשב להתחיל רישום נתונים על ידי מתקתק &#34; לאפשר רישום נתונים &#34; אפשרות בממשק הבקרה של כלי נגינה (ראה איור 3d, i.1). להנחות את האדם ההצתה כדי להצית את הדלק. ברגע חבר צוות ההצתה יוצא מנהרת הרוח, להורות את רוח הצוות כדי להפעיל את המאוורר מנהרת רוח. . זה יהיה תחילת הניסוי שבו הזמן הוא אפס (t = 0).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Minnich, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+mosaics+in+southern+California+and+northern+Baja+California.">Fire mosaics in southern California and northern Baja California.</a> Science. 219 (4590), 1287-1294 (1983).</li><li>Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+modelling+of+crown+fire+initiation+in+open+and+closed+shrubland+systems.">Experimental modelling of crown fire initiation in open and closed shrubland systems.</a> Int. J. Wildl. Fire. 23 (4), 451-462 (2014).</li><li>Rothermel, R. C., Philpot, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+changes+in+chaparral+flammability.">Predicting changes in chaparral flammability.</a> J. For. 71 (10), 640-643 (1973).</li><li>Van Wagner, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditions+for+the+start+and+spread+of+crown+fire.">Conditions for the start and spread of crown fire.</a> Can. J. For. Res. 7, 23-34 (1977).</li><li>Fons, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Fire+Spread+in+Light+Forest+Fuels.">Analysis of Fire Spread in Light Forest Fuels.</a> J. Agric. Res. (3), (1946).</li><li>Lozano, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An investigation of surface and crown fire dynamics in shrub fuels [dissertation]. , 222 (2011).</li><li>Weise, D., Zhou, X., Sun, L., Mahalingam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+spread+in+chaparral-'go+or+no-go?'.">Fire spread in chaparral-'go or no-go?'.</a> Int. J. Wildl. Fire. 14, 99-106 (2005).</li><li>Cruz, M. G., Butler, B. W., Alexander, M. E., Forthofer, J. M., Wakimoto, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+the+ignition+of+crown+fuels+above+a+spreading+surface+fire.+Part+I:+Model+idealization.">Predicting the ignition of crown fuels above a spreading surface fire. Part I: Model idealization.</a> Int. J. Wildl. Fire. 15 (1), 47-60 (2006).</li><li>Cruz, M. G., Butler, B. W., Alexander, M. E., Forthofer, J. M., Wakimoto, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+the+ignition+of+crown+fuels+above+a+spreading+surface+fire.+Part+II:+Model+idealization.">Predicting the ignition of crown fuels above a spreading surface fire. Part II: Model idealization.</a> Int. J. Wildl. Fire. 15 (1), 47-60 (2006).</li><li>Li, J., Mahalingam, S., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigation+of+fire+propagation+in+single+live+shrubs.">Experimental investigation of fire propagation in single live shrubs.</a> Int. J. Wildl. Fire. 26 (1), 58-70 (2017).</li><li>Byram, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustian+of+Forest+Fuels.">Combustian of Forest Fuels.</a> For. Fire Control Use. , 61-89 (1959).</li><li>Dupuy, J. L., Mar&#233;chal, J., Morvan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fires+from+a+cylindrical+forest+fuel+burner:+Combustion+dynamics+and+flame+properties.">Fires from a cylindrical forest fuel burner: Combustion dynamics and flame properties.</a> Combust. Flame. 135 (1-2), 65-76 (2003).</li><li>Sun, L., Zhou, X., Mahalingam, S., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+burning+characteristics+of+live+and+dead+chaparral+fuels.">Comparison of burning characteristics of live and dead chaparral fuels.</a> Combust. Flame. 144 (1-2), 349-359 (2006).</li><li>Fletcher, T. H., Pickett, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Moisture+on+Ignition+Behavior+of+Moist+California+Chaparral+and+Utah+Leaves.">Effects of Moisture on Ignition Behavior of Moist California Chaparral and Utah Leaves.</a> Combust. Sci. Technol. 179 (6), 1183-1203 (2007).</li><li>Engstrom, J. D., Butler, J. K., Smith, S. G., Baxter, L. L., Fletcher, T. H., WEISE, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ignition+Behavior+of+Live+California+Chaparral+Leaves.">Ignition Behavior of Live California Chaparral Leaves.</a> Combust. Sci. Technol. 176 (9), 1577-1591 (2004).</li><li>Zukoski, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+Dynamic+Aspects+Of+Room+Fires.">Fluid Dynamic Aspects Of Room Fires.</a> Fire Saf. Sci. 1, 1-30 (1986).</li><li>Thomas, P. H., Webster, C. T., Raftery, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+experiments+on+buoyant+diffusion+flames.">Some experiments on buoyant diffusion flames.</a> Combust. Flame. 5, 359-367 (1961).</li><li>Finney, M. a., Cohen, J. D., McAllister, S. S., Jolly, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+need+for+a+theory+of+wildland+fire+spread.">On the need for a theory of wildland fire spread.</a> Intl J Wildl Fire. 22 (1), 25-36 (2013).</li><li>Mendes-Lopes, J. M. C., Ventura, J. M. P., Amaral, J. M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flame+characteristics,+temperature-time+curves,+and+rate+of+spread+in+fires+propagating+in+a+bed+of+Pinus+pinaster+needles.">Flame characteristics, temperature-time curves, and rate of spread in fires propagating in a bed of Pinus pinaster needles.</a> Int. J. Wildl. Fire. 12 (1), 67-84 (2003).</li><li>Williams, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+fire+spread.">Mechanisms of fire spread.</a> Symp. Combust. 16 (1), 1281-1294 (1977).</li><li>Sullivan, A. L., Ball, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+decomposition+and+combustion+chemistry+of+cellulosic+biomass.">Thermal decomposition and combustion chemistry of cellulosic biomass.</a> Atmospheric Environment. 47, 133-141 (2012).</li><li>Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Zhou, X., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+Numerical+Modeling+of+Shrub+Crown+Fire+Initiation.">Experimental and Numerical Modeling of Shrub Crown Fire Initiation.</a> Combust. Sci. Technol. , 618-640 (2016).</li><li>Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Zhou, X., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+crown+fuel+bulk+density+effects+on+the+dynamics+of+crown+fire+initiation+in+Shrublands.">An investigation of crown fuel bulk density effects on the dynamics of crown fire initiation in Shrublands.</a> Combust. Sci. Technol. 180 (4), 593-615 (2008).</li><li>Zhou, X., Weise, D., Mahalingam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+measurements+and+numerical+modeling+of+marginal+burning+in+live+chaparral+fuel+beds.">Experimental measurements and numerical modeling of marginal burning in live chaparral fuel beds.</a> Proc. Combust. Inst. 30 (2), 2287-2294 (2005).</li><li>Pickett, B. M., Isackson, C., Wunder, R., Fletcher, T. H., Butler, B. W., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flame+interactions+and+burning+characteristics+of+two+live+leaf+samples.">Flame interactions and burning characteristics of two live leaf samples.</a> Int. J. Wildl. Fire. 18 (7), 865-874 (2009).</li><li>Cobian-I&#241;iguez, J., Sanpakit, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+Experiments+to+Study+Surface+to+Crown+Fire+Transition+in+Chaparral.">Laboratory Experiments to Study Surface to Crown Fire Transition in Chaparral.</a> Fall Meet. West. States Sect. Combust. Inst. , (2015).</li><li>Silvani, X., Morandini, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+spread+experiments+in+the+field:+Temperature+and+heat+fluxes+measurements.">Fire spread experiments in the field: Temperature and heat fluxes measurements.</a> Fire Safety J. 44 (2), 279-285 (2009).</li><li>Morandini, F., Silvani, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+spread+experiment+across+Mediterranean+shrub:+Influence+of+wind+on+flame+front+properties.">Fire spread experiment across Mediterranean shrub: Influence of wind on flame front properties.</a> Fire Safety J. 41 (3), 229-235 (2006).</li><li>Albini, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Model+for+Fire+Spread+in+Wildland+Fuels+by-+Radiation.">A Model for Fire Spread in Wildland Fuels by- Radiation.</a> Combust. Flame. 42, (1985).</li><li>Rothermel, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Mathematical+Model+for+Predicting+Fire+Spread+in+Wildland+Fuels.">A Mathematical Model for Predicting Fire Spread in Wildland Fuels.</a> USDA For. Serv. Res. Pap. INT-115. , 40 (1972).</li><li>Freeborn, P. H., Wooster, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+energy+release,+fuel+mass+loss,+and+trace+gas+an+aerosol+emissions+during+laboratory+biomass+fires.">Relationships between energy release, fuel mass loss, and trace gas an aerosol emissions during laboratory biomass fires.</a> J. Geophys. Res. Atmos. 113 (1), 1-17 (2008).</li><li>Finney, M. A., Cohen, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+buoyant+flame+dynamics+in+wildfire+spread.">Role of buoyant flame dynamics in wildfire spread.</a> Proc Nat Acad Sci USA. 112 (32), 9833-9838 (2015).</li><li>Green, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Burning+by+prescription+in+chaparral.">Burning by prescription in chaparral.</a> USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. PSW-51. , 36 (1981).</li><li>Cohen, J., Bradshaw, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+behavior+modeling+-+a+decision+tool.">Fire behavior modeling - a decision tool.</a> Proc. Prescr. Burn. Midwest State Art. , 1-5 (1986).</li><li>Weise, D. R., Koo, E., Zhou, X., Mahalingam, S., Morandini, F., Balbi, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+spread+in+chaparral+-+A+comparison+of+laboratory+data+and+model+predictions+in+burning+live+fuels.">Fire spread in chaparral - A comparison of laboratory data and model predictions in burning live fuels.</a> Int. J. Wildl. Fire. 25 (9), 980-994 (2016).</li><li>Omodan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fire Behavior Modeling - Experiment on Surface Fire Transition to the Elevated Live Fuel A. , (2015).</li><li>Mulvaney, J. J., Sullivan, A. L., Cary, G. J., Bishop, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+of+free-burning+fire+experiments+using+heterogeneous+forest+fuel+beds+in+a+combustion+wind+tunnel.">Repeatability of free-burning fire experiments using heterogeneous forest fuel beds in a combustion wind tunnel.</a> Intl J Wildl Fire. 25 (4), 445-455 (2016).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

היכולת למדוד את המסה דלק מוגברות לאורך כל הניסוי היה אחד היתרונות העיקריים של הטכניקה המובאת כאן. מחקרים קודמים כתובות אש שפרל התמקדו על חניכה אש היחידה או כתר או רק על משטח להפיץ, אך לא בשניהם. מחקרים כאלה יש לכמת את האפשרות של הצתה לשכבת הכתר, שנשאר המחקר של התפשטות עבור עבודה בעתיד23. המתודולוגיה שלנו מאפשר מדידה של אובדן מסת, הפצה טמפרטורה, להבה גיאומטריה עבור שתי שכבות מעורב שיח הכתר באש הצתה וכפולה. מספקת אמצעי בעקיפין רומז שטף האנרגיה לפי קצב איבוד מסה. מחקרים אחרים הראו יתרונות ישירות מדידת שטף חום, אש התפשטה ניסויים. פיני ואח . מוצג מספר דוגמאות של מדידות שטף חום אש בשדה קוצים להתפשט ניסויים34. דרך עבודה כזה, הם הצליחו לערוך תצפיות חשוב את התפקידים הולכת חום, העברת החום קרינה לשחק ב- wildfire להתפשט. המתודולוגיה המוצגת כאן מותרת עבור תצפיות בסיסית של אנרגיה דינאמיקה של אש בשדה קוצים פרושות שפרל. שלב נוסף מועילה יצריך ניתוח מעמיק יותר של תרומות מסוים של העברת החום קרינה, הולכת חום. ללימודים בעתיד, אנו ממליצים לחקור את מדידה ישירה של חום פלקסים.
כדי להבטיח דיוק המדידות שם הם מספר שלבים קריטיים. הכיול של תאי טעינה מדידה אובדן מסת הכתר הוא אולי השלב הקריטי ביותר, הצעד שלוקח הכי הרבה הזמן. זה כי בסוף כל יום ניסוי, המיטה דלק הכתר להיות שטעינתו בוטלה, ועל תנועה קלה בתצורה זו עלולה לגרום שינויים קריאות המונים. לפיכך, כיול חייב להתבצע בתחילת כל יום ניסוי. לניסויים עתידיים, תצורה קבוע יותר יהיה אידיאלי. בתצורה זו בעתיד, התאים עומס בודדים להיות למוט את הגדרת הניסוי.
בנוסף השלב כיול, הוא עוד צעד קריטי בפרוטוקול הכנת דלקים. כוונת התוכנית הניסיונית כולה היא לפתח הבנה טובה יותר של בעירה של דלקים בשידור חי לצורך שיפור היכולת שלנו לחזות התנהגות האש שנקבעו. זמן חיים ענפים עד ½ אינץ ' (1.27 ס מ) ניתן לצרוך בחזית להבה בעוצמה גבוהה שנקבעה ששרפת שפרל (ראה ירוק35), דלקים בקוטר גדול יותר בדרך כלל נשרפות לא בחזית להבה. מעבדה כוויות באמצעות דלקים שפרל התמקדו באמצעות דלקים בדרך כלל לצרוך חזית להבה מריחה של כוויה שנקבעו (ראה כהן, בראדשו36, Weise. et al. 37). הגדולות שפרל מינים כוללים chamise (Adenostoma fasciculatum), בעוד אחרים שפרל דלקים כוללים manzanita (Arctostaphylos glandulosa) hoaryleaf ceanothus (Ceanothus crassifolius). כאן chamise היה נבחר כי הוא של המינים הללו התלקחות הדלק. הפרוטוקול יכול להיות שונה כדי לכלול מינים אחרים כל עוד הענף גודל נשמר מתחת ¼ אינץ.
באופן כללי, ללא קשר המין נבחר לשמש דלק, ענפים צריכים. להיות מעוטרים כאלה הם כל סניף קטרים &#60; ¼ אינץ (0.63 ס מ) על מנת לשמור על אחידות. לא ביצוע שלב זה או ביצוע אותו באופן שגוי ישפיע באופן שלילי הפארמצבטית את התוצאות. על קיצוץ הענפים עשוי גם להיות חסרון כי דלק מיטות עם סניף קטן מאוד גדלים נוטים יש צפיפות אריזה גדולה יותר, ומכאן גם לצרוב בצורה שונה. במסגרת ההליך המתואר כאן, בעקבות Omodan38, צפיפות האריזה היה לשמור על ממוצע של 9.2 ק ג/מ'3.
ראוי לציין כי בגלל קנה המידה של הניסוי הזה, צוות של 4 או יותר נדרש כדי להבטיח יעילות במהלך הניסוי. יש אדם אחראי על הצוות עם פרוטוקול גלוי בכלל פעמים חשוב להבטיח כל השלבים עוקבים כראוי. אדם זה הוא אחראי על הבטיחות של הצוות, כמו גם את התיאום של הניסוי. חשוב כי האדם הזה ואת שאר הצוות תשומת לב של הסביבה, אשר אומר שיש הנראות של המטף כיבוי אש, הבטחת הפליטה על הדלתות סגורות במהלך הניסוי והבטיחות שלהם.
בנוסף, זה יהיה יתרון כדי לסנכרן את כל הכלים עם כפתור מפעיל יחיד. זה יהפוך ניתוח נתונים ועיבוד יעיל יותר. לבסוף, התפתחות טבעית לאחר הטכניקה כאן הוא שולט יהיה לשלב חלק היכולות מנהרת רוח הנותרים כגון בקרת טמפרטורה אשר הוכח במחקרים אחרים להיות גורם חשוב נוסף שיש לקחת בחשבון. הדבר יאפשר מגוון רחב יותר של שליטה על תנאים סביבתיים. התוצאות המובאות כאן הן מן הניסויים שנערכו במהלך חודשי הקיץ כאשר הם דלקים יבש בדרך כלל; תקופה זו מקבילה גם חלק של השנה כאשר wildland שריפות מתרחשות. אם, לעומת זאת, מגוון גדול של עונות שינותח במהלך תקופה ניסיונית אחת, בקרת טמפרטורה מנהרת רוח עשויים להיות מועסק. באופן דומה, וריאציה של תכולת לחות דלק לספק תובנות על השפעתה של פרמטר זה על שפרל הכתר אש המעבר וכפולה. בעיצוב של לימוד מורחב כוללים דלק תכולת לחות, צפיפות כפרמטרים מבוקרת בצובר, ניתוח שגיאות כגון בזו שסופקה על-ידי מולבני. et al. הייתי עוזרו בעיצוב מתודולוגיה עם אחידות ניסיוני39.
בטכניקה המתוארת כאן מאפשר בחינת כתר אש התנהגות המשלבת מדידות של מסה, טמפרטורה, להבה גיאומטריה עבור שתי שכבות של דלק מעורב. ניתוח הנובע מתודולוגיה זו עלולה להוביל להבנה מוגברת שפרל אש כאש כתר מיוחד בתוך גבולות ההתנהגות אש הכתר עצמאית, פסיבי או אקטיבי כפי שהוצגו על ידי ואן וגנר5, ובכך לספק ידע. לסייע חיזוי אש ושליטה.

בשנת 2016, מדינת קליפורניה חוו בסך של שריפות wildland 6,986, לצרוך דונם 564,8351, תמחיר מיליוני דולרים נזק, ולסכן את הבריאות של מאות אנשים. בגלל האקלים הים תיכוני אזורי, מקור הדלק העיקרי עבור השריפות הם שפרל צמחייה קהילות2. האש התפשטה ב שפרל יכול להיחשב אש הכתר מאז הדלק הראשי הבוערת הוא מוגבה3. שיתוף קיים עם השכבה הכתר בעיקר בשידור חי, היא שכבה דלק משטח מת, אשר מורכב של השחקנים העלים, סניפים, צמחים עשבוניים, אשר גדלים מתחת, בין השיחים בודדים. אש תיזום ביתר קלות בשכבה דלק שטח מת. לאחר השריפה משטח יידלק, שינוי מיגדרי האש על השכבה כתר שבו האנרגיה שפורסמו על ידי האש גדל באופן דרמטי. בזמן שריפות שפרל יש בדרך כלל היה הדגם כאש בהפצת דלקים משטח עמוק4, היה מוגבל חקר שריפות שפרל כמו הכתר שריפות.

כתר המאפיינים אצל שפרל, לרבות צורת החלקיקים העלווה, נבדלים boreal מחטניים יער, שבו אירעה רוב המחקר. מחקרים בקנה מידה רבים של מעבדה ושדה חקרו היבטים שונים של שריפת יער הדינמיקה6,5,7,3,8,9,10 11, ,12. בגדר שמוכר, מספר מחקרים בחנו את השפעת פרמטרים כגון רוח ואש דלק מאפיינים על הכתר שפרל התנהגות. לוזאנו7 בדק מאפייני הכתר אש חניכה בנוכחות שתי מיטות דלק דיסקרטית של הכתר. ב. Tachajapong et al. 3, משטח דיסקרטית ושכבות הכתר נשרפו בתוך מנהרת, האש משטח התאפיינה. רק כתר אש חניכה תוארה באופן מלא עוזב ניתוח מלא של התפשטות לעבודה עתידית. Li. et al. 11 דיווחו על התפשטות של להבה למרות שיחים שפרל יחיד. הקשורות בעבודה, קרוז. et al. 10 , 9 פיתח מודל לחזות את ההצתה של עלים מחטניים מעל פני שטח אש מתפשטת. מאפייני הכוויה של דלקים שפרל נחקרו במחקרים ניסיוני של דלקים בצובר, אדם יוצא13,14,15,16. Dupuy. et al. 13 למד המאפיינים הבוער של מחטי אורן pinaster אקסלסיור על ידי שריפת שהדלקים בסלים גלילי. הם נצפו זה דלקים אלה, גובה הלהבה היה קשור קצב שחרור חום באמצעות חוק שתי חמישיות כוח כפי שדווח בעבר ספרות17,18. שמש ואח 14 שרפת דלקים שפרל בסלים גליליים דומים כדי לנתח את מאפייני שריפת דלקים שפרל שלוש: chamise (Adenostoma fasciculatum), ceanothus (Ceanothus crassifolius), manzanita ( Arctostaphylos glandulosa).
מוטיבציה מאת תוצאות המחקרים הנ ל מעבדה, שהמטרה שלנו כאן היא להציג מתודולוגיה לאפיין התפשטות בשכבות הכתר השטח והן שיח. יתר על כן, אנו שואפים להבהיר כמה מן המאפיינים המרכזיים המכתיבים את מידת האינטראקציה שכבת פני השטח-כתר. למטרה זו, פיתחנו מתודולוגיה מעבדה ניסויית ללמוד את המעבר אנכי של אש בוערת ב דלק משטח wildland כדי אש מתפשטת בדלק שיח מוגברות. אלו סוגים של שריפות, תרגום של האש לכתר שיח, המכונה הכותרת, שעשוי להיות מלווה התפשטות מתמשכת בתנאים הנכונים. באופן כללי, שפרל אש התנהגות מוכתב על-ידי טופוגרפיה, מזג אוויר, דלק19. הוכח, כי רוח משפיע על קצב שחרור אנרגיה8,203,5,דלקים.
האש התפשטה בדלקים נקבובי ניתן להציג כסידרה של מעברים או ספי חייב להיות שחצה כדי להיות מוצלחת21. אנרגטית, חלקיק דלק יידלק אם כמות החום שקיבל תוצאות תערובת של גזים כי מגיבים בהצלחה עם חמצן. הלהבה וכתוצאה מכך מתפשט אם החום של החלקיק בוער מלהיב של חלקיקים דלק הסמוכה. האש משתרעת על פני האדמה, אם הוא מסוגל לחצות את הפערים בין מכלי דלק דליקים. אם הלהבה של האש משטח יכול להפיץ אנכית אל הכתר של שיחים ועצים, שינוי משמעותי בהתנהגות אש, לרבות שיעורי שחרור חום מוגברת, נצפית לעיתים קרובות עקב זמינות גדולה יותר של דלק. אנרגיה תרמית דינמיקה wildland שריפות להקיף מספר סולמות, בקנה מידה גדול מאוד, כגון מגה-שריפות אשר לעיתים קרובות דורשים climatological מידול, הקטן לטפס דרישת סולם כימית קינטית דוגמנות. כאן, אנו מתמודדים עם מעבדה מנהרת רוח בקנה מידה להתנהגות מידול; ללימודים בעירה תאית כימית סולם, הקורא נקרא יצירות סאליבן. et al. 22
מאז 2001, אנחנו הרחבנו את מגוון ניסויים לבחון חלק מעבדה סולם אנרגיה ספי23,8,24,25,26, 27, עם דגש על דלקים בשידור חי המשויך שפרל. ואילו בחוץ מדידות של אש עשוי לספק תוצאות למציאותיים יותר, הסביבה המבוקרת של מנהרת הרוח מאפשרים תיחום של ההשפעה של פרמטרים שונים. שליטה רוח, לדוגמה, חשוב במיוחד עבור שפרל הכתר שריפות המתרחשים באזורים כגון דרום קליפורניה איפה פן סוג רוחות, המכונה החמות והיבשות, מנהלי טיפוסי של אירועים אש. כי מניע מרכזי עבור המתודולוגיה המתוארת כאן היא לחקור את ההשפעה של רוח ואש פרמטרים מבוקרים אחרים על שפרל כפולה, מחקר זה בוצע במנהרת רוח בקנה מידה מעבדה. הקורא הוא בבימויו של העבודה. Silvani et al. 28 עבור מדידות טמפרטורה בשריפות שפרל זהים לאלו שהוצגו כאן. עבור מדידות על ההשפעה של הרוח על התפשטות האש, נא עיין. מוראנדי et al. 29
מספר פרמטרים המשפיעים על ההתפשטות של דלקים שפרל יש נותחו השפעול מאת לכימות ההסתברותהאש התפשטה הצלחה דלק מוגברות מיטות8. המחקר הנוכחי ניסיוני כרוך מתודולוגיה שפותחה ללמוד שפרל הכתר האש להתפשט על-ידי מידול משטח דלקים, כתר דלקים בתוך סעיף מבחן של מנהרת מהירות נמוכה. הדלק משטח הוא המודל עם אקסלסיור (עץ גרוסים יבשים). המיטה דלק משטח מניחים על הקרקע של מנהרת הרוח מעל מידה סטנדרטית (ראה איור 1). ייצוג המיטה דלק הכתר, מיטה דלק עם chamise הונח מעל המיטה דלק עיליים על ידי השעיית הדלק של פלטפורמה רכוב על המסגרת מנהרת רוח (ראה איור 1). בשתי המיטות דלק הם שעברו אינסטרומנטציה עבור טמפרטורה ומדידות אובדן מסת; גאומטריה להבה מתקבל מן הקלטות וידאו של ניסויים. הפרמטרים הנמדדים כוללים שיעור אובדן מסת, תכולת לחות דלק, הלחות היחסית של האוויר. פרמטרים מבוקר היו נוכחות הרוח, המרחק בין דלק משטח מיטה ומיטה דלק הכתר, והנוכחות של דלק עיליים. שיעור אובדן מסת נמדד יכול לשמש כדי לחשב את קצב שחרור חום, אשר מוגדר כ: 
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq1.jpg"> כאשר h הוא החום של דלק פוסילי, m היא המסה דלק, ו- t הוא הזמן.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig1.jpg"> 
איור 1: הגדרת הניסוי מנהרת רוח. מיקומים של המיטה דלק הכתר, המיטה דלק המשטח המאוורר המנהרה סומנו כאנטי לנוחיותכם. המיטה דלק השטח מונחת על הקרקע של מנהרת הרוח מעל מידה סטנדרטית. ייצוג המיטה דלק הכתר, מיטה דלק עם chamise הונח מעל המיטה דלק עיליים על ידי השעיית הדלק של פלטפורמה רכוב על המסגרת מנהרת רוח. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
ניסויים התמקדו להבין את אופן הפעולה של שפרל הכתר שריפות, במיוחד התנעה, מנגנונים של להבה התפשטות, התפשטות, מהירויות הקבלה להבה שיעורי צריכת דלק. ללמוד את האינטראקציה בין משטח אש אש הכתר, שש תצורות של השטח והכתר מיטות דלק עם ובלי זרימת רוח יישומית, נצרבו במנהרת הרוח: דלק הכתר רק עם ובלי רוח (2), כתר, משטח דלק מיטות מופרדות שני המרחקים עם ובלי רוח (4). טבלה 1 מסכמת את תצורות הניסוי עם המעמדות ניסיוני 6. בטבלה, דלק משטח המיטה הפרמטר מציין אם דלק השטח היה נוכח במהלך הניסוי, הפרמטר רוח מתייחס לנוכחות של הרוח, גובה הכתר מתייחס המרחק בין החלק התחתון של המיטה דלק הכתר התחתון של השטח מיטה דלק. לחות דלק היה נמדד עבור ניסוי אבל לא נשלט, תכולת לחות דלק ממוצעת היה 48%, ואילו הערכים המינימליים והמקסימליים היו 18% 68%, בהתאמה.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>מחלקה</td>
			<td>דלק משטח המיטה</td>
			<td>רוח</td>
			<td>גובה הכתר</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>נעדר</td>
			<td>אין רוח</td>
			<td>60 או 70 ס מ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>נעדר</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 או 70 ס מ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>המתנה</td>
			<td>אין רוח</td>
			<td>60 ס מ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>המתנה</td>
			<td>אין רוח</td>
			<td>70 ס מ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E</td>
			<td>המתנה</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 ס מ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td>המתנה</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>70 ס מ</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
טבלה 1: ניסוי תצורות. כאן דלק משטח המיטה הפרמטר מציין אם דלק השטח היה נוכח במהלך הניסוי, הפרמטר רוח מתייחס לנוכחות של הרוח, גובה הכתר מתייחס המרחק בין החלק התחתון של המיטה דלק הכתר התחתון של המיטה דלק משטח.
מידה אלקטרוניים נמדד משטח דלק בנפח גדול ואנחנו פיתחה מערכת אובדן מסת מותאם אישית עבור השכבה הכתר. המערכת כללה תאים בודדים עומס מחובר בכל פינה של המיטה דלק על תנאי. מצלמות וידאו לצרכן-כיתה הקליט את הלהבות חזותית; עיבוד תמונה של נתונים חזותיים באמצעות קובץ script מותאם אישית שנוצר מאפיינים להבה לרבות גובה וזווית. התוכנית פותחה כדי להמיר מסגרות וידאו מ- RGB (אדום/ירוק/כחול) קידוד לשחור-לבן בתהליך של קביעת סף עוצמת האור. הקצה של הלהבה היה המתקבלים על מסגרות וידאו בשחור-לבן. גובה להבה מרבי מוגדר כהנקודה הגבוהה ביותר של הקצה להבה, להבה מיידי הייטס התקבלו גם. בתמונה, גובה הלהבה נמדדה מבסיס של המיטה דלק לנקודת אנכי מרבי של הלהבה. כל עיבוד קודי, כמו גם הממשק של בקרת מכשיר המיועד עבור פרוטוקול זה נעשו זמינים על-ידי המחברים כאן דרך האתר שלהם גישה תוכנה. קציר הדלקים בשידור חי באופן מקומי ו ניצוח הכוויות ניסיוני בתוך 24 שעות למזער אובדן לחות. מערך צמד תרמי רשמה דלק מיטה טמפרטורה בכיוון הרוח stream-wise המאפשר חישוב קצב התפשטות. איור 1 מציג תרשים של ההתקנה מיטה דלק יחד עם הסידור צמד תרמי. פרטים של פרוטוקול נסיוני בצע.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Wind Tunnel Instrumentation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cDAQ-9178 CompactDAQ Chassis</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>781156-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI-9213 C Series Temperature Input Module</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>785185-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI SignalExpress for Windows</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>779037-35&#160;</td>
			<td>Newest version, older version used for experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Temperature Nextel Insulated Thermocouple Elements</td>
			<td>Omega</td>
			<td>XC-24-K-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple Extension Wire with Polyvinyl Coated Wire and Tinned Copper Overbraid</td>
			<td>Omega</td>
			<td>EXPP-K-24S-TCB-P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra High Temperature Miniature Connectors</td>
			<td>Omega</td>
			<td>SHX-K-M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CompuTrac MAX 2000XL&#160;</td>
			<td>Arizona Instruments</td>
			<td>MAX-2000XL</td>
			<td>Discontinued, Newer Model Out</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kestrel 3000 Pocket Weather Meter</td>
			<td>Nielsen-Kellerman</td>
			<td>0830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Satorius CPA 34001S&#160;</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>25850314</td>
			<td>Discontinued Model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 Kg Micro Load Cell (X4)</td>
			<td>Robotshop.com</td>
			<td>RB-Phi-118</td>
			<td>Strain Gauge Load Cell</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phidget PhidgetBridge Wheatstone Bridge Sensor Interface</td>
			<td>Robotshop.com</td>
			<td>RB-Phi-107</td>
			<td>Interfaces with 4 load cells, performs signal amplification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#2 Stainless S-Biner (X4)</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>SB2-03-11</td>
			<td>Dual spring gate carabiners used to mount load cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 in. Malleable Iron C-Clamp</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td># 4011</td>
			<td>Used to mount load cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Personal Protective Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wildland Firefighter Nomex Shirt</td>
			<td>GSA Advantage</td>
			<td>SH35-5648</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fireline 6 oz Wildland Fire Pants</td>
			<td>GSA Advantage</td>
			<td>139702MR SEV16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fuels</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chamise</td>
			<td>Collected in situ</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Natural Shredded Wood Excelsior &#8211; Natural Coarse 50 lbs bail</td>
			<td>Paper Mart</td>
			<td>21-711-88</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bernzomatic UL100 Basic Propane Torch Kit</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>UL100KC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td>Convenience store</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video and Photography</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon D3000 10.2-MP DSLR camera with DX-format sensor and 3x 18x55mm Zoon-NIKKOR VR Image Stabilization Lens</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sony Handycam Camcorder DCR-SX85</td>
			<td>Amazon.com</td>
			<td>DCR-SX85</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI LabView</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>Student Version</td>
			<td>Used for instrument control and interfacing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB Student Version (MATLAB_R2014a)</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>Student Version&#160;</td>
			<td>Used for data post-processing including image processing</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wind tunnel experiments to study chaparral crown fires

בפרוטוקול הנוכחי מציג טכניקה מעבדה שנועדה ללמוד שפרל הכתר באש הצתה וכפולה. הניסויים נערכו מהירות נמוכה אש מנהרת איפה נבנו שתי שכבות נפרדות של דלק כדי לייצג דלקים משטח והכתר ב שפרל. Chamise, שיח שפרל נפוצות, מורכבת השכבה הכתר בשידור חי. שכבת פני השטח של דלק מת נבנה עם אקסלסיור (עץ גרוסים). פיתחנו מתודולוגיה כדי למדוד את אובדן מסת, טמפרטורה, להבה גובה עבור שתי שכבות דלק. צמדים תרמיים להציב אותם בכל טמפרטורה שכבה מוערך. מצלמת וידאו שנתפסו על להבה גלויה. שלאחר עיבוד של הדמיה דיגיטלית הניב להבה מאפיינים כולל הטיה גובה ולהבה. מכשיר אובדן מסת הכתר מותאם אישית שפותחו למדוד את האבולוציה של המסה של השכבה הכתר במהלך הכוויה. אובדן מסת ומגמות טמפרטורה השיג בעזרת הטכניקה התאימה התאוריה ומחקרים אמפיריים נוספים. במחקר זה, אנו מציגים הליכים ניסיוני מפורטים ומידע אודות המכשור המשמש. תוצאות מייצג שיעור אובדן מסת הדלק ואת הטמפרטורה להגיש בתוך המיטה דלק כללו גם ודן.

כתר ונתונים גובה פני השטח להבה התקבלו מתוך נתוני וידאו. מגמות גובה הלהבה טיפוסי לניסויים מוצג באיור 6. התנהגות גובה הלהבה נסעו בו נמצאו ב- Sun. et al. 14
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig6.jpg"> 
איור 6: אומדן גובה הלהבה הכתר. כאן U = 1 m/s, השטח-כתר ההפרדה d = 70 ס מ. זה מקביל ניסוי Class E מייצג. גובה הלהבה מתקבל על-ידי עיבוד תמונות מווידאו הניסוי. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
האבולוציה של גובה הלהבה של איור 6 נבחר כי זה מראה להבה טיפוסי התנהגות גובה עבור ניסויים עם הרוח. אלו סוגים של ניסויים, הלהבות נתחיל בקטן, קבל גדול קרוב באמצע המיטה דלק, אז תרקב עם הזמן כמו הלהבות להתקרב לקצה של המיטה דלק. הניסוי באיור הציג הוא מקרה F (רוח 1m/s, המרחק בין הכתר לבין משטח דלק על 70 ס"מ). במקרה זה, הרוח מסייעת הלהבה כדי להטות. בשל בהטה להבה, היא קרינה להעברת חום הלהבה המיטה דלק משופרת31. כפי הלהבה נוסע דרך המיטה דלק זה מראש בחום את הדלק אותה. המיטה דלק באמצע נראה מיקום אופטימלי בו חימום מספיק שהתרחשה על כמות גדולה של דלק כדי ליצור להבה גדולה. בקצה של המיטה דלק גם מחומם מראש, עם זאת, כמות הדלק הופך מוגבל כך פחות גזים פירוליזה משתחררים שתוצאתה גובה הלהבה ירד.
שיעורי צריכת דלק התקבלו עבור היקף כולו בשתי המיטות דלק. האבולוציה של אובדן מסת לניסויים שנבחר מוצג איור7. הפרמטר הלא-ממדי M הוא היחס של מסה נקודתית מ' , את הראשונית מסה m0. הזמן שהוא אות גדולה הוא היחס של ה t -זמן הניסוי וסך לשרוף זמן tf, שבו זמן הבעירה הכולל מוגדר הזמן מתי הפסיק ההצתה בוערים. האבולוציה של אובדן מסת במהלך הניסויים בעקבות התנהגות צפויה. שלושה אזורים הכללית אותרו מן המאפיינים של העקומה אובדן מסת: התנעה, בוער, מסתורי, ראה איור 7. זה היה ניסוי התיק F (רוח-1 m/s, המרחק בין משטח כתר של 70 ס"מ). הלחות דלק היה 45%, לחות יחסית היה 66%, ואת זמן הבעירה הכולל היה 2.5 דק הכולל אובדן מסת, אובדן מסת קצב מגמות תואמים לאלה שהוצגו על-ידי Rothermel32 ו בן חורין ואח. 33
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig7.jpg"> 
איור 7: מגמת צריכת דלק. זהו ניסוי F מחלקה ייצוגית, היכן U = 1 m/s ומשטח-כתר ההפרדה d = 70 ס מ. בעירה אזורים מסומנים בעלילה (הצתה, בוער, מסתורי). מגמה כללית עם שלוש האזורים נצפתה עבור רוב הניסויים. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
כדי להמחיש את מגמות התביעות המוני עבור שכבות פני השטח והן הכתר המתקבל הניסויים המתוארים באמצעות מתודולוגיה זו, תוצאות הניסויים 4 מוצגים באיור 8 ו- 9 איור. ממוצע שורף פעמים עבור קטגוריות ניסיוני המיוצג על-ידי איור 8 היו כדלקמן: Class C ו- D בממוצע 4.5 דקות, מחלקה E ו- F בממוצע 2.5 דקות. כמו יכול להיות שנצפו, רוח משופר את קצב איבוד מסת ולצרוב סה כ זמן.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig8.jpg"> 
איור 8: משטח דלק מיטה אובדן מסת לניסויים נציג. הנתונים מוצגים מן הניסויים עם רוח 1 m/s, וללא רוח, כמו גם את המרחקים השטח-כתר שני נבדק: d = 60, 70 ס מ. אובדן מסת הנתונים כאן מתקבלים מן סולם דיגיטלי המשמש המיטה דלק עיליים. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig9.jpg"> 
איור 9: הכתר דלק מיטה אובדן מסת לניסויים נציג. הנתונים מראים ניסויים עם רוח וללא רוח, כמו גם את המרחקים השטח-כתר שני נבדק. אובדן מסת הנתונים כאן, מתקבל מפולי המכשור תא עומס המשמש עבור המיטה דלק הכתר. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig9large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
הטמפרטורות שלב גז נמדדו עבור שתי מיטות דלק באמצעות שש עשרה צמדים תרמיים בתוך המיטות דלק. צמדים תרמיים מסומנות T0-T15, איור 4 מתאר את סידור צמד תרמי. צמדים תרמיים T0-T09 הונחו בתוך המיטה דלק השטח, בעוד T10 - T15 הונחו בתוך המיטה דלק הכתר. כתר דלק מיטה טמפרטורות ניסוי שנבחרו מוצגים באיור10.
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig10.jpg"> 
איור 10: דלק מיטה גז טמפרטורות להכתיר דלק למיטה. צמד תרמי סידור מסומן באיור4. המוצג הוא ניסוי Class B ללא דלק משטח המיטה ומהירות הרוח של 1 m/s <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig10large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig11.jpg"> 
איור 11: טמפרטורות הנובע מיקום לא תקין של צמדים תרמיים. צמד תרמי סידור מסומן באיור4. מתואר הם נתונים על הכתר דלק מיטה טמפרטורת איפה ייעוד שונה הונחו כראוי כפי שניכר על ידי הטמפרטורות נמוכות באופן חריג. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig11large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
חשוב לציין כי אם ייעוד שונה לא הוכנסו כראוי במיטה דלק, הטמפרטורה לא יהיה מדויק. למשל, בעת בחינת טמפרטורות לניסוי המיוצג על-ידי איור 11, צוין כי הטמפרטורות לאחד הכתר דלק מיטה צמדים תרמיים (T15) היה מתחת לעדיפות רגילה עבור צריבת תנאים. אלה temperatures היו קרובים יותר לתנאי הסביבה מאשר לטמפרטורות שלב גז בוער chamise. לכן, זה היה להסיק כי במקרה זה, צמד תרמי T15 נותר מחוץ למיטה דלק דרך הניסוי.

Watch this Scientific Journal Video about Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires at JoVE.com

Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires

פרוטוקול זה מתאר מנהרת רוח ניסויים שנועדו ללמוד את המעבר של אש מעל פני האדמה החופה של שפרל שיחים.

מנהרת רוח ניסויים ללמוד שפרל הכתר שריפות

The present protocol presents a laboratory technique designed to study chaparral crown fire ignition and spread. Experiments were conducted in a low ...

wind-tunnel-experiments-to-study-chaparral-crown-fires

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

9.6K Views.  University of California, Riverside. פרוטוקול זה מתאר מנהרת רוח ניסויים שנועדו ללמוד את המעבר של אש מעל פני האדמה החופה של שפרל שיחים.

Video: Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. From the measured surface, 3D topographic maps can be subsequently analyzed using a variety of software packages to extract the information that is needed.
In this article we describe how white light interferometry, and optical profilometry (OP) in general, combined with generic surface analysis software, can be used for materials science and engineering tasks. In this article, a number of applications of white light interferometry for investigation of surface modifications in mass spectrometry, and wear phenomena in tribology and lubrication are demonstrated. We characterize the products of the interaction of semiconductors and metals with energetic ions (sputtering), and laser irradiation (ablation), as well as ex situ measurements of wear of tribological test specimens.
Specifically, we will discuss:
<ol class="lroman">
	<li>Aspects of traditional ion sputtering-based mass spectrometry such as sputtering rates/yields measurements on Si and Cu and subsequent time-to-depth conversion.</li>
	<li>Results of quantitative characterization of the interaction of femtosecond laser irradiation with a semiconductor surface. These results are important for applications such as ablation mass spectrometry, where the quantities of evaporated material can be studied and controlled via pulse duration and energy per pulse. Thus, by determining the crater geometry one can define depth and lateral resolution versus experimental setup conditions.</li>
	<li>Measurements of surface roughness parameters in two dimensions, and quantitative measurements of the surface wear that occur as a result of friction and wear tests.</li>
</ol>
Some inherent drawbacks, possible artifacts, and uncertainty assessments of the white light interferometry approach will be discussed and explained.

White light microscope interferometry is an optical, noncontact and quick method for measuring the topography of surfaces. It is shown how the method can be applied toward mechanical wear analysis, where wear scars on tribological test samples are analyzed; and in materials science to determine ion beam sputtering or laser ablation volumes and depths.

אפיון של פני שטח על ידי שינויי Interferometry אור הלבן: יישומים ביון יורקת, אבלציה ליזר, וניסויי Tribology

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for detailed observation, scenarios that make it challenging to observe with conventional imaging systems. One of these is the drop impact of liquids, which usually happens within one tenth of millisecond. To tackle this challenge, a fast imaging technique is introduced that combines a high-speed camera (capable of up to one million frames per second) with a macro lens with long working distance to bring the spatial resolution of the image down to 10 &#181;m/pixel. The imaging technique enables precise measurement of relevant fluid dynamic quantities, such as the flow field, the spreading distance and the splashing speed, from analysis of the recorded video. To demonstrate the capabilities of this visualization system, the impact dynamics when droplets of non-Newtonian fluids impinge on a flat hard surface are characterized. Two situations are considered: for oxidized liquid metal droplets we focus on the spreading behavior, and for densely packed suspensions we determine the onset of splashing. More generally, the combination of high temporal and spatial imaging resolution introduced here offers advantages for studying fast dynamics across a wide range of microscale phenomena.

Drop impact of non-Newtonian fluids is a complex process since different physical parameters influence the dynamics over a very short time (less than one tenth of a millisecond). A fast imaging technique is introduced in order to characterize the impact behaviors of different non-Newtonian fluids.

טכניקת הדמיה מהירה ללמוד טיפת השפעת דינמיקה של נוזלים ללא הניוטונית

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

ניסויי להבה במקור האור מתקדם: תובנה חדשות על תהליכי היווצרות פיח

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

שימוש במיקרוגל ודוגמאות מקרוסקופית של דיאלקטרי מוצקים לחקר מאפיינים פוטוניים של הפרעות חומרי bandgap פוטוניים

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at a frequency above the acoustic range (20 kHz). As a solid-state technology, ultrasonic lubrication can be used where conventional lubricants are unfeasible or undesirable. Further, ultrasonic lubrication allows for electrical modulation of the effective friction coefficient between two sliding surfaces. This property enables adaptive systems that modify their frictional state and associated dynamic response as the operating conditions change. Surface wear can also be reduced through ultrasonic lubrication. We developed a protocol to investigate the dependence of friction force reduction and wear reduction on the linear sliding velocity between ultrasonically lubricated surfaces. A pin-on-disc tribometer was built which differs from commercial units in that a piezoelectric stack is used to vibrate the pin at 22 kHz normal to the rotating disc surface. Friction and wear metrics including effective friction force, volume loss, and surface roughness are measured without and with ultrasonic vibrations at a constant pressure of 1 to 4 MPa and three different sliding velocities: 20.3, 40.6, and 87 mm/sec. An optical profilometer is utilized to characterize the wear surfaces. The effective friction force is reduced by 62% at 20.3 mm/sec. Consistently with existing theories for ultrasonic lubrication, the percent reduction in friction force diminishes with increasing speed, down to 29% friction force reduction at 87 mm/sec. Wear reduction remains essentially constant (49%) at the three speeds considered.

We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties.

ניסויים בUltrasonic שימון שימוש Tribometer סייע-Piezoelectrically וProfilometer האופטי

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Visualizing Hyporheic Flow Through Bedforms Using Dye Experiments and Simulation

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute transport in rivers and many important biogeochemical processes. To improve understanding of these processes through visual demonstration, we created a hyporheic flow simulation in the multi-agent computer modeling platform NetLogo. The simulation shows virtual tracer flowing through a streambed covered with two-dimensional bedforms. Sediment, flow, and bedform characteristics are used as input variables for the model. We illustrate how these simulations match experimental observations from laboratory flume experiments based on measured input parameters. Dye is injected into the flume sediments to visualize the porewater flow. For comparison virtual tracer particles are placed at the same locations in the simulation. This coupled simulation and lab experiment has been used successfully in undergraduate and graduate laboratories to directly visualize river-porewater interactions and show how physically-based flow simulations can reproduce environmental phenomena. Students took photographs of the bed through the transparent flume walls and compared them to shapes of the dye at the same times in the simulation. This resulted in very similar trends, which allowed the students to better understand both the flow patterns and the mathematical model. The simulations also allow the user to quickly visualize the impact of each input parameter by running multiple simulations. This process can also be used in research applications to illustrate basic processes, relate interfacial fluxes and porewater transport, and support quantitative process-based modeling.

This manuscript describes how to create regular bedforms in a flume, visualize flow through the bedforms, and use computer simulations to simulate the hyporheic flow. The computer simulations compare well with the experimental observations. This coupled simulation and experiment is well-suited for both research and educational purposes.

חזותי Hyporheic לזרום דרך Bedforms שימוש ניסויי דיי וסימולציה

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most of their thrust with their large foreflippers. This protocol describes a robotic platform designed to study the hydrodynamic performance of the swimming California sea lion (Zalophus californianus). The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;). The kinematics of the sea lion&#39;s propulsive stroke are extracted from video data of unmarked, non-research sea lions at the Smithsonian Zoological Park (SNZ). Those data form the basis of the actuation motion of the robotic flipper presented here. The geometry of the robotic flipper is based a on high-resolution laser scan of a foreflipper of an adult female sea lion, scaled to about 60% of the full-scale flipper. The articulated model has three joints, mimicking the elbow, wrist and knuckle joint of the sea lion foreflipper. The robotic platform matches dynamics properties&#8212;Reynolds number and tip speed&#8212;of the animal when accelerating from rest. The robotic flipper can be used to determine the performance (forces and torques) and resulting flowfields.

A robotic platform is described that will be used to study the hydrodynamic performance&#8212;forces and flowfields&#8212;of the swimming California sea lion. The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;).

פלטפורמה רובוטית לחקר Foreflipper של אריה ים קליפורני

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Measurements of Waves in a Wind-wave Tank Under Steady and Time-varying Wind Forcing

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water waves excited by time-dependent and steady wind forcing. Capacitance-type wave gauge and Laser Slope Gauge (LSG) are used to measure instantaneous water surface elevation and two components of the instantaneous surface slope at a number of locations along the test section of a wind-wave facility. The computer-controlled blower provides airflow over the water in the tank whose rate can vary in time. In the present experiments, the wind speed in the test section initially increases quickly from rest to the set value. It is then kept constant for the prescribed duration; finally, the airflow is shut down. At the beginning of each experimental run, the water surface is calm and there is no wind. Operation of the blower is initiated simultaneously with the acquisition of data provided by all sensors by a computer; data acquisition continues until the waves in the tank fully decay. Multiple independent runs performed under identical forcing conditions allow determining statistically reliable ensemble-averaged characteristic parameters that quantitatively describe wind-waves&#39; variation in time for the initial development stage as a function of fetch. The procedure also allows characterizing the spatial evolution of the wave field under steady wind forcing, as well as decay of waves in time, once the wind is shut down, as a function of fetch.

This manuscript describes a fully computer-controlled procedure that allows obtaining reliable statistical parameters from experiments of water waves excited by steady and unsteady wind forcing in a small-scale facility.

מדידות של גלים בתוך מיכל גל תחת רוח יציב ולא משתנה הזמן מכריח

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water ...

Conducting Elevated Temperature Normal and Combined Pressure-Shear Plate Impact Experiments Via a Breech-end Sabot Heater System

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The method enables elevated temperature plate-impact experiments aimed towards probing dynamic behavior of materials under thermomechanical extremes, while mitigating several special experimental challenges faced while performing similar experiments using the conventional plate impact approach. Custom adaptations are made to the breech-end of a single-stage gas-gun at Case Western Reserve University; these adaptations include a precision-machined extension piece made from SAE 4340 steel, which is strategically designed to mate the existing gun-barrel while providing a high tolerance match to the bore and keyway. The extension piece contains a vertical cylindrical heater-well, which houses a heater assembly. A resistive coil heater-head, capable of reaching temperatures of up 1200 &#176;C, is attached to a vertical stem with axial/rotational degrees of freedoms; this enables thin metal specimens held at the front-end of a heat-resistant sabot to be heated uniformly across the diameter to the desired test temperatures. By heating the flyer plate (in this case, the sample) at the breech-end of the gun-barrel instead of at the target-end, several critical experimental challenges can be averted. These include: 1) severe changes in the alignment of the target plate during heating due to the thermal expansion of the several constituents of the target holder assembly; 2) challenges that arise due to the diagnostics elements, (i.e., polymer holographic gratings, and optical probes) being too close to the heated target assembly; 3) challenges that arise for target plates with an optical window, where crucial tolerances between the sample, bond layer, and window become increasingly difficult to maintain at high temperatures; 4) in the case of combined compression-shear plate impact experiments, the need for high-temperature resistant diffraction gratings for the measurement of transverse particle velocity at the free surface of the target; and 5) limitations imposed on the impact velocity necessary for unambiguous interpretation of the measured free surface velocity versus time profile due to thermal softening and possibly yielding of the bounding target plates.By utilizing the adaptations mentioned above, we present results from a series of reverse geometry normal plate impact experiments on commercial purity aluminum at a range of sample temperatures. These experiments show decreasing particle velocities in the impacted state, which are indicative of material softening (decrease in post-yield flow stress) with increasing sample temperatures.

Here, we present a detailed protocol of a new approach for conducting elevated temperature reverse normal plate impact, and combined pressure-and-shear plate impact. The approach involves the use of a breech-end resistive coil heater to heat a sample held at the front-end of a heat-resistant sabot to the desired temperature.

ניצוח גבוהות בטמפרטורה רגילה, בשילוב לחץ-הטיה צלחת ההשפעה ניסויים באמצעות מערכת החימום Sabot עכוז-end

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The ...

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous studies on flowing liquid films have neglected the contributions of spatial structures of waves to the impact outcome, while this has recently been shown to have a significant influence on the drop impact dynamics. In this report, we outline a step-by-step procedure to investigate the effect of periodic inlet forcing of a flowing liquid film leading to the production of spatiotemporally regular wave structures on drop impact dynamics. A function generator in connection with a solenoid valve is used to excite these spatiotemporally regular wave structures on the film surface while the impact dynamics of uniform-sized droplets are captured using a high-speed camera. Three distinct regions are then studied; viz. the capillary wave region preceding the large wave peak, the flat film region, and the wave hump region. The effects of important dimensionless quantities such as film Reynolds, drop Weber and Ohnesorge numbers parameterized by the film flow rate, drop speed, and drop size are also examined. Our results show interesting, hitherto undiscovered dynamics brought about by this application of film inlet forcing of the flowing film for both low and high inertia drops.

A protocol to study the contributions of waves to droplet impact dynamics on flowing liquid films is presented.

סרט שליטה ללמוד תרומות של גלים Droplet דיינמיקס ההשפעה על סרטים נוזלי זורם דק

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...