Name: wind tunnel experiments to study chaparral crown fires
Uploaded: 2017-11-14T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires at JoVE.com

Forfatterne vil gerne anerkende Benjamin Sommerkorn, Gabriel Dupont, Jake Eggan og Chirawat Sanpakit der har bistået med eksperimenterne præsenteret her. Jeanette Cobian Iñiguez anerkender støtte af NASA MUREP institutionelle forskning mulighed (MIRO) tilskud antal NNX15AP99A. Dette arbejde blev også støttet af den USDA/USDI nationale brand Plan gennem en aftale mellem USDA Forest Service, PSW Research Station og University of California - Riverside.

forsigtighed: som flere trinnene i følgende protokol omfatter aktiviteter, der har potentiale til at forårsage skade, sikre at den korrekte personlige værnemidler (PPE) bruges efter etablerede sikkerhed protokoller inklusive brand resistente tøj og beskyttelsesbriller.
 1. crown brændstof Bed belastning celle Instrumentation Setup <ol><li>ændre 4 C-klemmer ved at knytte dobbelt spring gate carabiners (Se Tabel af materialer) gennem pin hul på klemme &#39; s skrue end...

<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>

Evnen til at måle den forhøjede brændstof masse i hele eksperimentet var en af de største fordele af teknikken præsenteret her. Tidligere undersøgelser adressering chaparral brand har fokuseret på enten eneste krone brand indledning eller kun på overfladen spredt, men ikke begge. Sådanne undersøgelser har kvantificeret mulighed for antændelse i laget krone og har forladt studiet af spredning for fremtidige arbejde23. Vores metode giver mulighed for måling af massetab, temperaturfordeli...

I 2016 oplevede staten Californien 6,986 wildland brande, forbrugende 564,835 acres1, koster millioner af dollars i skader, og risikere wellness af hundredvis af mennesker i alt. På grund af den regionale middelhavsklima er en væsentlig brændselskilde for disse brande chaparral vegetation samfund2. Brandspredning i chaparral kan betragtes en krone brand, da det vigtigste brændstof, der brænder er forhøjet3. Co-eksisterende med overvejende live crown-laget, er laget døde overflade brændstof, som består af kaste blade, grene og urteagtige planter, der vokser under og mellem de enkelte buske. Brand vil lettere indlede i laget døde overflade brændstof. Når overfladen ilden antænder, kan ilden overgang til kronen lag hvor den energi, der frigives ved ilden stiger dramatisk. Mens chaparral brande har typisk været modelleret som en brand spredes i dybe overflade brændstoffer4, har der været begrænset undersøgelse af chaparral brande som crown brande.

Crown karakteristika i chaparral, herunder løv partikel form, adskiller sig fra boreale nåleskov, hvor de fleste af forskningen er opstået. Talrige laboratorium og område skala undersøgelser har undersøgt forskellige aspekter af wildfire dynamics6,5,7,3,8,9,10 ,11,12. Inden for grænserne af laboratorieforsøg, flere studier har undersøgt parametres som vind og brændstof egenskaber på chaparral crown brand adfærd. Lozano7 undersøgt Karakteristik af crown brand indledning i overværelse af to diskrete crown brændstof senge. I Tachajapong et al. 3, diskrete overflade og crown lag blev brændt inde i en vindtunnel og overflade ilden var karakteriseret. Eneste krone brand indledning var fuldt beskrevet forlader fuld analyse af spredning for det fremtidige arbejde. Li et al. 11 rapporterede om udbredelsen af en flamme selv enkelt chaparral buske. I relateret arbejde, Cruz et al. 10 , 9 udviklet en model for at forudsige antændelse af nåletræ løv over en spredning overflade brand. Brænde Karakteristik af chaparral brændstoffer har været udforsket i eksperimentelle undersøgelser af bulk brændstoffer og enkelte blade13,14,15,16. Dupuy et al. 13 studerede Pinus pinaster nåle og excelsior brændende karakteristika ved forbrænding af brændsel i cylindrisk kurve. De bemærkede, at i disse brændstoffer, var flamme højde relateret til varme frigivelse sats via en to-femtedele magt lov, som tidligere har været rapporteret i litteraturen17,18. Solen et al. 14 brændt chaparral brændstoffer i lignende cylindrisk kurve til at analysere tre chaparral brændstoffer brændende karakteristika: chamise (Adenostoma fasciculatum), ceanothus (Ceanothus crassifolius) og manzanita ( Melbærris glandulosa).
Motiveret af resultaterne fra de førnævnte laboratorieundersøgelser, vores formål her er at præsentere en metode til at karakterisere spredning i både overflade og busk crown lag. Derudover tilstræber vi at afklare nogle af de vigtigste karakteristika, der er bestemmende for graden af overflade-crown lag interaktion. Til dette formål udviklet vi et forsøgslaboratorium metode til at studere den lodrette overgangen af en ild brændende i en wildland overflade brændstof til en brand spredes i et ophøjet busk brændstof. I disse typer af brande, kan oversættelse af brand busk krone, kendt som kroning, efterfølges af vedvarende spredning under de rette betingelser. I almindelighed, er chaparral brand adfærd dikteret af topografi, vejr og brændstof19. Det har vist sig at vinden påvirker energi frigivelse sats i brændstoffer5,3,8,20.
Brandspredning i porøse brændstoffer kan ses som en række overgange eller tærskler, der skal krydses for at være vellykket21. Energisk, antænder et brændstof partikel hvis mængden varme, som det modtager, resulterer i en blanding af gasser, der med held reagerer med ilt. Den resulterende flamme spreder hvis varmen fra den brændende partikel antænder en tilstødende brændstof partikel. Ilden spreder sig over hele jorden hvis det er i stand til at krydse huller mellem brændbart fuel elementer. Hvis flammen af en overflade brand er i stand til at udbrede lodret i kronen af buske og træer, observeret en betydelig ændring i brand adfærd, herunder øget varme release priser, ofte på grund af en større tilgængelighed af brændstof. Termisk energi dynamics i wildland brande omfatte flere skalaer, fra de meget store skala, sådan i mega-brande, som ofte kræver klimatologiske modellering, til lille skala som kræver kemiske skala kinetic modellering. Her, vi beskæftiger os med laboratoriet vindtunnel skala adfærd modellering; for kemiske skala cellulose forbrænding undersøgelser henvises læseren til værker som Sullivan et al. 22
Siden 2001, har vi gennemført en lang række eksperimenter undersøger nogle af laboratoriet skala energi tærskler23,8,24,25,26, 27, med en vægt på live brændstoffer tilknyttet chaparral. Mens udendørs målinger af brand kan give mere virkelighedstro resultater, det kontrollerede miljø af vindtunnel mulighed for afgrænsning af virkningen af forskellige parametre. Styre vinden, for eksempel, er især vigtigt for chaparral crown brande forekommer i områder som sydlige Californien hvor foehn type vind, kendt som Santa Ana vind, er typisk chauffører af brand begivenheder. Fordi en stor motivator for metoden beskrevet her er at studere effekten af vind og andre kontrollerede parametre på chaparral brand spredning, blev denne undersøgelse udført i et laboratorium skala vindtunnel. Læseren er rettet til arbejde af Silvani et al. 28 for feltmålinger af temperatur i chaparral brande svarende til dem, der præsenteres her. For feltmålinger på effekten af vinden på brand opslag, se venligst Morandi et al. 29
Flere parametre påvirker spredningen i chaparral brændstoffer har været eksperimentelt analyseret af kvantificere sandsynlighedenaf brand spredes succes i forhøjede brændstof senge8. Den nuværende eksperimentel undersøgelse indebærer en metode udviklet til at studere chaparral crown brand spredes ved modellering overflade brændstoffer og crown brændstoffer inde i afsnittet test af et lav hastighed vindtunnel. Den overflade brændstof er modelleret med excelsior (tørret hakket træ). Overflade brændstof sengen er placeret i stueplan i vindtunnelen over en standard skala (Se figur 1). Der repræsenterer crown brændstof seng, en brændstof seng med chamise var placeret over overflade brændstof bed ved at suspendere brændstof fra en platform, der er monteret på vindtunnel rammen (Se figur 1). Både brændstof senge er instrumenteret for temperatur og massetabet målinger; flammen geometri er fremstillet af videooptagelser af eksperimenter. Parametre måles omfatter massetabet sats, brændstof vandindhold og relative fugtigheden i luften. Parametre kontrolleret var vinden tilstedeværelse, afstand mellem overflade brændstof seng og crown brændstof bed, og tilstedeværelsen af overflade brændstof. Den målte massetab sats kan bruges til at beregne den varme frigivelse sats, der er defineret som: 
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq1.jpg"> hvor h er varmen fra brændstofforbrænding, m er brændstof massen, og t er tiden.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig1.jpg"> 
Figur 1: Wind tunnel eksperimentel opsætning. Placeringer af crown brændstof seng, overflade brændstof seng og tunnel fan er blevet stemplet for bekvemmelighed. Overflade brændstof sengen er placeret i stueplan af vindtunnel over en standard skala. Der repræsenterer crown brændstof seng, var en brændstof seng med chamise placeret over overflade brændstof bed ved at suspendere brændstof fra en platform, der er monteret på rammen vindtunnel. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Eksperimenter har fokuseret på at forstå opførslen af chaparral crown brande, især antændelse, flammespredning og spredning og flamme front hastigheder og brændstof forbrug satser. For at studere samspillet mellem en overflade brand og en krone brand, seks konfigurationer af overfladen og crown brændstof senge med og uden anvendte vind flow, være blevet brændt i vindtunnel: crown brændstof kun med og uden vind (2), krone og overflade brændstof senge adskilt af to afstande med og uden vind (4). Tabel 1 sammenfatter de eksperimentelle konfigurationer med de 6 eksperimentelle klasser. I tabellen angiver overflade brændstof bed parameter om overflade brændstof var til stede under eksperimentet, vind parameter henviser til tilstedeværelsen af vinden og krone højde henviser til afstanden mellem bunden af crown brændstof seng og bunden af overfladen brændstof seng. Brændstof fugt blev målt til hvert eksperiment men ikke kontrolleret, gennemsnitlige brændstof vandindhold var 48%, mens de minimale og maksimale værdier var 18% og 68%, henholdsvis.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Klasse</td>
			<td>Overflade brændstof Bed</td>
			<td>Vind</td>
			<td>Krone højde</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>Fraværende</td>
			<td>Ingen vind</td>
			<td>60 eller 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>Fraværende</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 eller 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>Nuværende</td>
			<td>Ingen vind</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>Nuværende</td>
			<td>Ingen vind</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E</td>
			<td>Nuværende</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td>Nuværende</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabel 1: eksperimentere konfigurationer. Her betegner parameteren overflade brændstof bed om overflade brændstof var til stede under eksperimentet, vind parameter henviser til tilstedeværelsen af vinden og krone højde henviser til afstanden mellem bunden af crown brændstof seng og bunden af overflade brændstof bed.
En elektronisk skala målt overflade brændstof masse og vi udviklet et brugerdefineret massetabet system for crown lag. Systemet bestod af individuelle vejeceller forbundet til hvert hjørne af suspenderede brændstof seng. Forbruger-grade videokameraer indspillet de visuelle flammer; billedbehandling af de visuelle data ved hjælp af et brugerdefineret script genereres flamme egenskaber herunder højde og vinkel. Et program blev udviklet til at konvertere videobilleder fra RGB (rød, grøn, blå) kodning til sort og hvid gennem en proces af lysintensiteten tærskel. Kanten af flammen blev indhentet fra de sorte og hvide videobilleder. Maksimale flamme højde blev defineret som det højeste punkt af den flamme kant, øjeblikkelige flamme højder blev også indhentet. I et billede, var flammen højden målt fra bunden af brændstof seng til den maksimale lodrette punkt af flammen. Alle forarbejdning koder samt instrument kontrol interface designet til denne protokol er gjort tilgængelige af forfatterne her gennem deres software adgang site. Høst det levende brændstof lokalt og gennemføre de eksperimentelle burns inden for 24 timer minimeret fugttab. Et termoelement array indspillet brændstof bed temperatur i den stream-wise Vindretning muliggør beregningen af spredningen. Figur 1 viser et diagram over opsætningen brændstof seng sammen med termoelement arrangement. Nærmere oplysninger om den forsøgsplan følge.

<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

Denne protokol udgør en laboratorium teknik udviklet til at studere chaparral crown brand tænding og spredning. Eksperimenter blev udført i en lav hastighed brand vindtunnel hvor to forskellige lag af brændstof var konstrueret til at repræsentere overflade og crown brændstoffer i chaparral. Chamise, en fælles chaparral busk, består det levende crown lag. Døde brændstof overflade lag blev bygget med excelsior (strimlet træ). Vi udviklet en metode til at måle massetab, temperatur, og flammen højde for både brændstof lag. Termoelementer placeret i hvert lag anslået temperatur. Et videokamera erobrede den synlige flammer. Efterbehandling af digitale billeder givet flamme egenskaber herunder højde og flamme tilt. En brugerdefineret crown massetabet instrument udviklet in-house målt udviklingen af massen af crown lag under brændingen. Massive tab og temperaturændringer tendenser fremstillet ved hjælp af den teknik matchede teori og andre empiriske undersøgelser. I denne undersøgelse præsenterer vi detaljerede eksperimentelle procedurer og oplysninger om instrumenterne anvendes. De repræsentative resultater for brændstof masse tab sats og temperatur indgives inden brændstof sengen er også inkluderet og drøftet.

Kronen og overflade flamme højde data blev indhentet fra de video data. Typiske flamme højde tendenser for eksperimenter er præsenteret i figur 6. Flammen højde adfærd følges, findes i solen et al. 14
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig6.jpg"> 
Figur 6: anslået crown flamme højde. Her U = 1 m/...

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

Denne protokol beskriver vindtunnel eksperimenter designet til at studere overgangen af en brand fra jorden til canopy chaparral buske.

Vindtunnel eksperimenter til at studere Chaparral Crown brande

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Karakterisering af overflademodifikationer med hvidt lys Interferometry: aktuelle Ion Sputtering, laserablation, og Tribologi Eksperimenter

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

Hurtig Imaging teknik til at undersøge Drop Impact Dynamics af ikke-newtonske væsker

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

Flame Eksperimenter på Advanced Light Source: ny indsigt i Soddannelse Processer

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

Hjælp af mikrobølger og Makroskopiske Prøver af dielektriske Tørstof at studere den fotoniske egenskaber Disordered Fotoniske Bandgap Materialer

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

Forsøg med Ultrasonic Smøring Ved hjælp af en piezoelektrisk-assisteret Friktionsmåler og optisk profilometer

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

Visualisere Hyporheic Flow Gennem Bedforms Brug Dye Eksperimenter og Simulering

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

En robot platform til at studere den Foreflipper af California Sea Lion

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

Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

Scanning SQUID Undersøgelse af Vortex Manipulation af Kommunernes Kontakt

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual ...

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

Målinger af bølger i en vind-bølge Tank Under konstant og tidsvarierende vind tvinger

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

Forhøjet temperatur normalt og kombineret pres-Shear plade indvirkning eksperimenter Via en underkroppræsentation-ende Sabot opvarmningsanlægget 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 ...