Os autores gostaria de reconhecer Benjamin Sommerkorn, Gabriel Dupont, Jake Eggan e Chirawat Sanpakit que ajudou com as experiências aqui apresentadas. Jeanette Cobian Iñiguez reconhece suporte pelo número de concessão da NASA MUREP institucional pesquisa oportunidade (MIRO) NNX15AP99A. Este trabalho também foi financiado pelo USDA/USDI fogo plano nacional através de convênio entre o USDA Forest Service, estação de pesquisa PSW e da Universidade da Califórnia - Riverside.

atenção: como várias etapas no seguinte protocolo envolvem atividades que têm o potencial de causar lesões, certifique-se de que o equipamento apropriado de proteção pessoal (PPE) é usado na sequência de protocolos de segurança estabelecidos, incluindo incêndio roupas resistentes e óculos de proteção.
 1. coroa combustível cama carga instalação de instrumentação de célula <ol><li>Modificar 4 pinças, anexando mola dupla portão carabiners (ver Tabela de materiais) através do furo de pino no grampo &#39; fim de parafuso s (ver a Figura 2). Use os mosquetões para suspender a cama de combustível coroa.</li>
	<li>Usando um conjunto diferente de pinças, apor a cada célula do calibre de tensão de carga para a parte superior do quadro de túnel de vento (ver Figura 2).</li>
	<li>Anexar modificado pinças à extremidade livre das células do calibre de tensão, com os mosquetões pendurado para baixo. Anexar as correntes para a plataforma para a cama de combustível coroa.</li>
	<li>Para suspender a plataforma de cama coroa combustível a partir do quadro de túnel de vento, cada uma das cadeias de cama de combustível coroa conectem um mosquetão.</li>
	<li>, Uma vez que cada uma das células de quatro carga são totalmente montado e ligado para a cama de combustível, conectar os fios para a ponte de Wheatstone, que será usada para aquisição de dados. Cobrir as células de carga com isolante, tais como o tipo usado para abrigos de incêndio de fogo.</li>
</ol> <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig2.jpg" /> Figura 2: túnel de vento coroa combustível cama carga celular instrumentação. (a) vista frontal (b) pinça modificada de túnel de vento com mosquetão e coroa corrente de cama de combustível que apoia a cama de combustível de coroa. (c) carga celular ligado ao quadro de túnel de vento usando uma pinça. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig2large.jpg" target="_blank"> clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
 2. calibração de célula de carga Nota: O sinal produzido pelas células carga é convertido em uma massa equivalente através de: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq2.jpg" /> 
onde V é o sinal, normalmente em milivolts, A e B são constantes a determinar através de calibração, e m representa a massa em gramas. Todos os parâmetros na equação (2) são obtidos através da interface de controle personalizado instrumento desenvolvida para a instrumentação em massa da coroa no presente protocolo. Quando o primeiro usando o sistema, pesos de precisão são usados para calibrar o sinal da célula de carga. Constantes de calibração A e B serão obtidos com base no sinal produzido quando a carga destes pesos de precisão de medição. A constante A é calculada a partir de: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq3.jpg" /> onde m t é um a massa do peso de precisão experimental, w é o sinal produzido com o peso carregado na célula de carga, Considerando que um w, ó corresponde ao sinal produzido quando nenhum peso é aplicado na célula de carga.
<ol><li>Para obter a calibração constante A, pesos de precisão de gancho (uma boa variedade seria 200-500 g) para a primeira célula de carga. Usar a massa dos pesos de precisão como parâmetro m t na equação (3).</li>
	<li>Definir o ganho de célula de carga para 128 usando o campo de # entrada como mostrado na Figura 3b, i. 1. Isso corresponde ao valor máximo permitido pelo dispositivo.</li>
	<li>Ler a saída de sinal em saída 0 a partir da interface de instrumento (ver Figura 3b, i2). Este é o parâmetro w na equação (3).</li>
	<li>Desenganchar o peso e ler o novo valor exibido na interface do instrumento ( Figura 3b, i2). Este é o parâmetro um w, o.</li>
	<li>Calcular A baseada nos parâmetros (m t , w, um w, ó) obtidos em passos 2.1 a 2.4 e as equações apresentadas.</li>
	<li>Na interface do controlador, preencha o Ch 0-M valor para cada sensor com o valor obtido na etapa anterior.</li>
	<li>Para encontrar o valor de deslocamento, B, remova todos os pesos, leia o valor no &#39; saídas calibrado (g) &#39; caixa (ver Figura 3 c i2), multiplique este valor por -1. O número resultante é constante B, digite este número no &#34; adição &#34; Ch 0-uma caixa (ver Figura 3 c, i. 3).</li>
	<li>Repita os passos 2,3-2,8 para cada célula de carga (0, 1, 2, 3), o sistema agora é totalmente calibrado; proceder para carregar as camas de combustível com os combustíveis.</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig3.jpg" /> Figura 3: passos para célula de carga de entrada de dados de interface de controle de instrumento calibração. (uma) janela de configuração inicial de ponte com ganho de configuração e habilitar caixa (b) janela para primeira fase de calibração de célula de carga (c) janela para segunda fase de calibração de célula de carga (d) janela por último fase de calibração de célula de carga, o arquivo é salvo aqui e registro de dados foi iniciado. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig3large.jpg" target="_blank"> clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
 3. preparação do Chaparral e Excelsior combustível camas Nota: cada experimento usa 2 kg de chamise ao vivo e 0,5 kg de excelsior (madeira de álamo tremedor desfiada).
<ol><li>Da pilha de combustível coletado para gravação, coletar várias garrafas de cerveja-1 de combustível (3-4 garrafas).
	<ol><li>Siga os procedimentos delineados pelo compatriota e Dean para amostras secas de forno e obter combustível umidade conteúdo 30.</li>
	</ol></li> <li>Aparar ramos individuais de um pacote de chamise recentemente colhido para remover o material morto e ramo material maior que ¼ de polegada de diâmetro. Coloque o material ao vivo de combustível restante no recipiente para pesagem.</li>
	<li>Selecione 2 kg da chamise aparada e 0,5 kg de excelsior usando uma balança electrónica. Lugar 0,5 kg da excelsior para a plataforma de cama de superfície combustível no piso do túnel de vento, garantindo que a densidade é mais uniforme possível. Para fazer isso, uma quantidade conhecida da excelsior, colocando sobre uma área conhecida profundidade.</li>
	<li>Puxar separado (buço) excelsior compactado para diminuir sua densidade, assim ele vai queimar prontamente. carregar 2kg de chamise aparada na plataforma pendurado as células de carga para criar a cama de combustível elevados. Distribuídas regularmente os ramos chamise sobre a plataforma inteira para produzir uma cama de combustível uniforme.</li>
</ol> 4. Arranjo de termopar Nota: Termopares tipo K são usados para medir a temperatura de ambas as camas de combustível. Os dados são coletados através de um sistema de aquisição de dados controlado com um gráfica personalizada do usuário interface (consulte a tabela de materiais para o software de projeto do controlador). Os termopares recomendados para uso são 24 pares termoeléctricos AWG, com um tempo de resposta de 0,9 s.
<ol><li>Conectar uma matriz de dezesseis 24 termopares AWG (diâmetro do condutor: 0,51054 mm) para um registrador de dados (tempo de resposta: 0,9 s).</li>
	<li>Inserir a camada de combustível coroa 6 termopares. Coloque esses pedaços de 20 cm de termopares e evitar o contato de termopares com ramos. Insira 10 termopares na camada de superfície do combustível. Coloque estes termopares de superfície combustível 10cm separados e evitar o contato de termopares com ramos (ver Figura 4).</li>
	<li>Ativar o registro de dados clicando o &#34; iniciar &#34; botão na interface do software de controle do termopar.</li>
</ol> <img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig4.jpg" /> Figura 4: diagrama de superfície e coroa combustível camas com matriz de termopar localização. Aqui 6 termopares foram inseridos na camada de combustível coroa 20 cm afastados uns dos outros. 10 termopares foram inseridos na camada de superfície de combustível 10 centímetros distante. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig4large.jpg" target="_blank"> clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
 5. configuração de aquisição de imagem alvo de referência <ol><li>monte o visual que tem marcas vermelhas com intervalos de 10 cm acima da janela do túnel de vento. Use este destino como referência para determinar a altura da chama do experimento vídeo. 
	Nota: Alturas de flama de amostra são apresentadas na Figura 5.</li>
	Coleção de <li>dados fotográficos de instalação. Com foco na área de testes de túnel de vento, ajustar o foco da câmera a fim de capturar o alvo de toda referência vertical, bem como a área da cama combustível.</li>
	<li>Coleta de dados de câmera de vídeo de instalação. Montar a câmera de vídeo com uma câmera universal de montagem de parede na parede para fornecer uma visão completa da seção de teste do túnel de vento.</li>
</ol> <img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig5.jpg" /> Figura 5: fotografia de altura de chama amostra de uma típica experiência. O alvo visual azul com marcação vermelha serve como referência para determinar a altura da chama do vídeo experimento. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig5large.jpg" target="_blank"> clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
 6. configuração de fluxo Nota: O túnel de vento é equipado com um ventilador de velocidade variável. O fluxo de ar no túnel de vento foi previamente calibrado para a velocidade do ventilador. Para atingir a velocidade desejada do vento, a velocidade de rotação do ventilador (em Hz) está selecionada. Nas experiências presentes, foram estudados sem vento e casos de fluxo de vento 1 m/s.
<ol><li>Definir a velocidade do ventilador de 1 m/s no controlador de velocidade. Ligue o ventilador para garantir que ele está funcionando corretamente.</li>
	<li>Desligar o ventilador. Agora está pronto para uso. 
	Nota: O edifício de queimadura é projetado para realizar experimentos de fogo com segurança enquanto evacuando fumaça do espaço de trabalho. Notificar as autoridades locais do fogo que os experimentos estão sendo realizados para eliminar a ocorrência de falsos alarmes.</li>
	<li>Fechar todas as portas no edifício para garantir que as aberturas de ventilação do telhado são a única possível saída para fumos.</li>
	Fãs de <li>Ligue a alimentação de ar para trazer ar fresco de fora do prédio no nível do chão. Ligar os exaustores para evacuar fumo através da ventilação do telhado. 
	Nota: Isto irá estabelecer uma baixa velocidade, o fluxo de ar de alto volume de fora do edifício que se eleva verticalmente devido à diferença de pressão ligeira e as aberturas do telhado.</li>
	<li>Antes de cada experiência, use um higrômetro de bulbo úmido para medir a umidade relativa e temperatura do ar ambiente.</li>
</ol> 7. Ignição (implementar simultaneamente com a etapa 8) Nota: O processo de ignição deve ser conduzido da seguinte maneira por membro da equipa de ignição. Para maior segurança, recomenda-se que um segundo tripulante permanecem perto da área de teste durante a ignição.
<ol><li>Quando instruído a &#39; inflamar &#39;, mergulhe a ponta da cama excelsior superfície combustível com álcool etílico desnaturado. Coloque a garrafa de álcool longe da zona de ignição e usando uma tocha de butano, inflamar o fim da cama em uma linha paralela à borda da cama combustível combustível de superfície. Ser observador como o encharcada de álcool combustível prontamente vai inflamar.</li>
	<li>, Uma vez que a cama de combustível tem sido incendiada, saia a seção de teste e feche a porta do túnel. Se o vento é necessário para o experimento, ligue o ventilador de túnel de vento.</li>
</ol> 8. Iniciar Executar Experimental Nota: após verificar o experimento está corretamente configurado, as câmaras devem ser iniciadas.
<ol><li>Ligue a câmera de vídeo para gravar.</li>
	<li>Falar em voz alta o número/código do experimento, a data e configuração experimental para o microfone da câmera de vídeo grava essas informações.</li>
	<li>Instruir a tripulação do computador para iniciar o registro de dados marcando o &#34; habilitar o log de dados &#34; opção na interface de controle do instrumento (ver Figura 3d, i. 1). Instrua a pessoa de ignição para inflamar o combustível. Uma vez que o membro da tripulação de ignição saídas do túnel de vento, instruir o tripulante de vento para começar o fã de túnel de vento. Este será o início do experimento, onde o tempo é zero (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>

Os autores não têm nada para divulgar.

A capacidade de medir a massa de combustível elevados durante todo o experimento foi uma das principais vantagens da técnica aqui apresentada. Estudos anteriores abordando o fogo do chaparral concentraram-se em qualquer início de incêndio coroa única ou apenas em superfície espalhar, mas não ambos. Tais estudos têm quantificado a possibilidade de ignição na camada de coroa e tem deixado o estudo da propagação de futuro trabalho23. Nossa metodologia permite a medição da perda de massa...

Em 2016, o estado da Califórnia experimentou um total de 6.986 incêndios na floresta, consumindo 564.835 acres1, custando milhões de dólares em danos e põe em risco o bem-estar de centenas de pessoas. Por causa do clima mediterrâneo regional, uma fonte de combustível principais para estes incêndios são de comunidades de vegetação de chaparral2. Fogo no chaparral pode ser considerado um fogo de coroa desde o principal combustível que queima é elevada3. Co-existentes com a camada de coroa predominantemente ao vivo, é a camada de combustível morto de superfície, que consiste de elenco folhagem, galhos e plantas herbáceas que crescem sob e entre os arbustos individuais. Fogo mais facilmente se iniciará na camada de superfície morta de combustível. Uma vez que o fogo de superfície inflama, o fogo pode transição para a camada de coroa, onde a energia liberada pelo fogo aumenta dramaticamente. Enquanto chaparral fogos normalmente tem sido modelados como um fogo se espalhando em combustíveis profunda superfície4, houve estudo limitado de chaparral incêndios como fogos de coroa.

Características de coroa no chaparral, incluindo a forma das partículas de folhagem, diferem de floresta boreal de conífera, onde ocorreu a maioria das pesquisas. Numerosos estudos de escala de laboratório e de campo têm investigado vários aspectos de um incêndio dinâmica6,5,7,3,8,9,10 ,11,12. Dentro do Reino de experimentos de laboratório, vários estudos examinaram a influência dos parâmetros tais como vento e propriedades de combustível na coroa de chaparral fogo comportamento. Iniciação na presença de duas camas de combustível discreta coroa de fogo Lozano7 analisado características da coroa. Em Tachajapong et al . 3, superfície discreto e coroa camadas foram queimadas dentro de um túnel de vento e o fogo de superfície foi caracterizado. Iniciação de fogo coroa única foi totalmente descrita deixando a análise completa de propagação para o futuro trabalho. Li et al. 11 informou sobre a propagação da chama embora arbustos único chaparral. Em trabalhos relacionados, Cruz et al . 10 , 9 desenvolveu um modelo para prever a ignição de conífera folha acima um espalhando fogo de superfície. Características de queima de combustíveis de chaparral tem sido exploradas em estudos experimentais de combustíveis em massa e indivíduo deixa13,14,15,16. Dupuy et al 13 estudou as características ardentes de agulhas do Pinus pinaster e excelsior pela queima de combustíveis em cestas cilíndricas. Observaram que destes combustíveis, chama altura foi relacionada a taxa de liberação de calor através de uma lei de potência de dois quintos, como foi noticiado anteriormente na literatura17,18. Sun et al . 14 queimar combustíveis chaparral em cestas cilíndricas semelhantes para analisar as características de queima de combustíveis de chaparral três: chamise (Adenostoma fasciculatum), ceanothus (Ceanothus crassifolius) e manzanita ( Arctostaphylos glandulosa).
Motivado pelos resultados de estudos de laboratório acima mencionado, nosso objetivo aqui é apresentar uma metodologia para caracterizar a propagação nas camadas de superfície tanto arbusto coroa. Além disso, pretendemos esclarecer algumas das principais características que determinam o grau de interação da camada de superfície-coroa. Para este fim, nós desenvolvemos uma metodologia de laboratório experimental para estudar a transição vertical de um fogo que arde em um combustível de superfície florestal para um fogo se espalhando em um combustível elevado do arbusto. Esses tipos de incêndios, tradução do fogo para a coroa de arbusto, conhecido como coroamento, pode ser seguida por propagação sustentada sob certas condições. Em geral, comportamento de fogo do chaparral é ditado pela topografia, clima e combustível19. Tem sido demonstrado que vento afeta a taxa de liberação de energia em combustíveis5,3,8,20.
Fogo que se espalhou em combustíveis porosas pode ser visto como uma série de transições ou limites que devem ser cruzados para ser bem sucedido,21. Energeticamente, uma partícula de combustível inflama-se a quantidade de calor que ele recebe resulta em uma mistura de gases que reagem com êxito com o oxigênio. A chama resultante se espalha-se o calor de partícula ardente incendeia uma partícula de combustível adjacentes. O fogo se espalha pelo chão se é capaz de atravessar as lacunas entre os elementos de combustível combustíveis. Se a chama de um fogo de superfície é capaz de propagar-se verticalmente para a coroa de arbustos e árvores, uma mudança significativa no comportamento do fogo, incluindo taxas de liberação de calor aumentada, é frequentemente observada devido a uma maior disponibilidade de combustível. Energia térmica dinâmica nos fogos do wildland abrange várias escalas, a partir da escala muito grande, tanto em megaincêndios que geralmente exigem modelagem climatológica, a pequena escala que exigem modelagem de cinética química escala. Aqui, nós lidamos com comportamento de escala de túnel de vento laboratório de modelagem; para estudos de combustão de celulose em escala química, o leitor é referido por obras como Sullivan et al 22
Desde 2001, temos realizado uma variedade de experimentos, examinando alguns do laboratório escala energia limiares23,8,24,25,26, 27, com ênfase em combustíveis vivos associados chaparral. Enquanto ao ar livre, medições de fogo podem fornecer resultados mais naturais, o ambiente controlado de túnel de vento permitem delineação do impacto dos vários parâmetros. Por exemplo, controlar o vento, é especialmente importante para chaparral coroa incêndios ocorrem em regiões como o sul da Califórnia, onde os ventos tipo foehn, conhecidos como ventos de Santa Ana, são drivers típicos de eventos de fogo. Porque um grande motivador para a metodologia descrita aqui é estudar o efeito do vento e outros parâmetros controlados no chaparral propagação de fogo, este estudo foi realizado em um túnel de vento de escala de laboratório. O leitor é direcionado para o trabalho por Silvani et al 28 para medições de campo de temperatura em chaparral incêndios semelhantes aos aqui apresentados. Para medições de campo sobre o efeito do vento na propagação do fogo, por favor consulte Morandi et al 29
Vários parâmetros que influenciam a propagação nos combustíveis chaparral foram analisados experimentalmente através da quantificação da probabilidadede fogo espalhou-se sucesso no combustível elevado camas8. O estudo experimental atual envolve uma metodologia desenvolvida estudar o fogo coroa de chaparral espalhados por modelagem de superfície combustíveis e combustíveis coroa dentro da seção de teste de um túnel de vento de baixa velocidade. O combustível de superfície é modelado com excelsior (madeira secada desfiada). A cama de combustível superfície é colocada no nível do solo de túnel de vento sobre uma escala padrão (ver Figura 1). Representando a cama de combustível de coroa, uma cama de combustível com chamise foi colocada sobre a cama de combustível superfície suspendendo o combustível de uma plataforma montada sobre o quadro de túnel de vento (ver Figura 1). Ambas as camas de combustível são instrumentadas para temperatura e medições de perda de massa; geometria da flama é obtida a partir de gravações em vídeo das experiências. Parâmetros medidos incluem a taxa de perda de massa, teor de umidade do combustível e a umidade relativa do ar. Parâmetros controlados foram a presença de vento, a distância entre a superfície do combustível cama e cama de combustível de coroa e a presença de combustível de superfície. A taxa de perda de massa medido pode ser usada para calcular a taxa de liberação de calor, que é definida como: 
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq1.jpg"> onde h é o calor de combustão do combustível, m é a massa de combustível, e t é o tempo.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig1.jpg"> 
Figura 1: configuração experimental de túnel de vento. Locais da coroa combustível cama, a cama de combustível de superfície e o ventilador do túnel foram chamadas para sua conveniência. A cama de combustível superfície é colocada no nível do solo de túnel de vento sobre uma escala padrão. Representando a cama de combustível de coroa, uma cama de combustível com chamise foi colocada sobre a cama de combustível superfície suspendendo o combustível de uma plataforma montada sobre o quadro de túnel de vento. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Experimentos têm-se centrado na compreensão do comportamento do chaparral coroa fogos, particularmente a ignição, mecanismos de propagação da chama e propagação de chama velocidades frontal e taxas de consumo de combustível. Para estudar a interação entre um fogo de superfície e um fogo da coroa, foram queimados seis configurações de superfície e coroa camas de combustível com e sem fluxo de vento aplicada, no túnel de vento: coroa combustível somente com e sem vento (2), coroa e camas de combustível separadas por de superfície duas distâncias com e sem vento (4). A tabela 1 resume as configurações experimentais com as 6 classes experimentais. Na tabela, o parâmetro de cama de combustível superfície denota se superfície combustível esteve presente durante o experimento, o parâmetro de vento refere-se à presença de vento e altura de coroa refere-se a distância entre o fundo da cama de combustível a coroa e a parte inferior da superfície cama de combustível. Umidade do combustível foi medida para cada experimento mas não controlada, teor de umidade média de combustível foi 48%, Considerando que os valores mínimos e máximo foram 18% para 68%, respectivamente.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Classe</td>
			<td>Cama de superfície de combustível</td>
			<td>Vento</td>
			<td>Altura da coroa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>Ausente</td>
			<td>Sem vento</td>
			<td>60 ou 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>Ausente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 ou 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>Presente</td>
			<td>Sem vento</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>Presente</td>
			<td>Sem vento</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E</td>
			<td>Presente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td>Presente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: experimentar configurações. Aqui o parâmetro de cama de combustível superfície denota se superfície combustível esteve presente durante o experimento, o parâmetro de vento refere-se à presença de vento e altura de coroa refere-se a distância entre o fundo da cama de combustível a coroa e a parte inferior da cama superfície combustível.
Uma balança electrónica medido superfície combustível massa e nós desenvolveu um sistema de perda de massa personalizada para a camada de coroa. O sistema consistia de células de carga individual conectadas a cada canto da cama suspensa de combustível. Câmeras de vídeo do consumidor da classe gravou as chamas visuais; processamento de imagem de dados visuais usando um script personalizado gerado chama características incluindo altura e ângulo. Foi desenvolvido um programa para converter quadros de vídeo do RGB (vermelho/verde/azul) codifica para preto e branco através de um processo de limiarização de intensidade da luz. A borda da chama foi obtida os quadros de vídeo preto e brancos. Altura máxima de chama foi definida como o ponto mais alto da borda chama, alturas chama instantânea também foram obtidas. Em uma imagem, chama altura foi medida a partir da base da cama combustível ao ponto máximo vertical da chama. Todos os códigos de processamento, bem como a interface de controle de instrumento projetado para este protocolo foram disponibilizada pelos autores aqui através de seu site de acesso do software. Recolher o combustível ao vivo localmente e conduzindo as queimaduras experimentais dentro de 24 h minimizar a perda de umidade. Uma matriz de termopar gravou a temperatura do combustível cama em direção stream-wise do vento, permitindo o cálculo da taxa de propagação. A Figura 1 mostra um diagrama da instalação de cama do combustível junto com o arranjo de termopar. Acompanhar os detalhes do protocolo experimental.

<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

O presente protocolo apresenta uma técnica de laboratório projetada para estudar a propagação e ignição de fogo do chaparral coroa. Experimentos foram conduzidos em um túnel de vento de fogo de baixa velocidade onde duas camadas distintas de combustível foram construídas para representar os combustíveis de superfície e coroa no chaparral. Chamise, um arbusto de chaparral comum, composto por camada de coroa ao vivo. A camada de superfície do combustível morto foi construída com excelsior (madeira picada). Desenvolvemos uma metodologia para medir a perda de massa, temperatura e a altura para ambas as camadas de combustível da flama. Termopares colocados em cada camada estimada de temperatura. Uma câmera de vídeo capturou a chama visível. Pós-processamento de imagens digitais rendeu chama características incluindo inclinação altura e chama. Um instrumento de perda de massa de coroa personalizado desenvolvido pela medida da evolução da massa da camada de coroa durante a queima. Tendências em massa de perda e temperatura obtidos usando a teoria de técnica de correspondência e outros estudos empíricos. Neste estudo, apresentamos os procedimentos experimentais detalhados e informações sobre a instrumentação utilizada. Os resultados representativos para a taxa de perda de massa de combustível e temperatura arquivado dentro da cama de combustível também incluídos e discutidos.

Coroa e superfície chama altura dados foram obtidos a partir dos dados de vídeo. Tendências de altura típica chama para experiências é apresentada na Figura 6. Comportamento de altura chama seguido que encontrou no sol et al 14
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig6.jpg"> 
Figura 6: estimada a altura de chama coroa...

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

Este protocolo descreve experiências de túnel de vento projetadas para estudar a transição de um fogo de chão para o dossel de arbustos de chaparral.

Experiências de túnel de vento para estudar Chaparral coroa fogos

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

Research

JoVE Journal

Engineering

9.6K visualizações.  University of California, Riverside. Este protocolo descreve experiências de túnel de vento projetadas para estudar a transição de um fogo de chão para o dossel de arbustos de chaparral.

Vídeo: 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.

Caracterização de modificações superficiais por interferometria de luz branca: Aplicações em Ion Sputtering, ablação por laser, e as experiências Tribologia

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

Engenharia

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.

Técnica rápida de imagens para o Estudo de Impacto Dynamics Gota de fluidos não-newtonianos

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.

Experimentos chama na fonte luminosa avançada: novos insights sobre processos de formação de fuligem

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.

Usando microondas e amostras macroscópicas de dielétricos sólidos para estudar as propriedades fotônicas de desordenados fotônicos Bandgap Materiais

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.

Experimentos em Ultrasonic Lubrificação Usando um tribômetro piezoelectricamente-assistida e Profilometer Optical

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.

Visualizando Hyporheic Fluxo Através bedforms Usando Experimentos corante e Simulação

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;).

A plataforma robótica para estudar a Foreflipper do Leão de mar de Califórnia

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.

Medições das ondas num tanque de ondas vento sob vento constante e variáveis no tempo forçando

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.

Realização de elevada temperatura Normal e combinados de pressão-tesoura chapa impacto experiências através de um sistema de aquecedor de Sabot culatra-final

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.

Controle de filme para estudar as contribuições das ondas a dinâmica de impacto da gota em filmes líquido fluindo fino

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