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

De auteurs wil erkennen van Benjamin Sommerkorn, Gabriel Dupont, Jake Eggan en Chirawat Sanpakit die met de experimenten die hier gepresenteerd geholpen. Jeanette Cobian Iñiguez erkent ondersteuning door NASA MUREP institutionele onderzoek gelegenheid (MIRO) subsidie nummer NNX15AP99A. Dit werk werd ook gefinancierd door het USDA/USDI nationale brand Plan door middel van een overeenkomst tussen PSW Research Station, USDA Forest Service en de Universiteit van Californië - Riverside.

Let op: aangezien het verschillende stappen in het volgende protocol om activiteiten die hebben het potentieel om letsel te veroorzaken, zorgen dat de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) wordt gebruikt na gevestigde veiligheid protocollen zoals vuur resistente kleding en beschermende brillen.
 1. kroon brandstof Bed Load cel Instrumentation Setup <ol><li>wijzigen 4 C-klemmen door het aanbrengen van dubbele voorjaar gate karabiners (Zie Tabel van materialen) door ...

<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>

De mogelijkheid voor het meten van de massa van de verhoogde brandstof gedurende het gehele experiment was een van de belangrijkste voordelen van de techniek die hier gepresenteerd. Eerdere studies adressering chaparral brand hebben gericht op beide enige kroon brand initiatie of alleen op oppervlakte verspreid, maar niet beide. Dergelijke studies hebben de mogelijkheid van een ontsteking in de kroon laag gekwantificeerd en studie van de verspreiding voor toekomstige werkzaamheden23hebben verlaten...

In 2016 ervaren de staat Californië totaal 6,986 wildland bosbranden, 564,835 hectare1, kost miljoenen dollars in schade, consumeren en het welzijn van de honderden mensen riskeren. Vanwege de regionale mediterraan klimaat zijn een belangrijke brandstof voor deze branden chaparral vegetatie gemeenschappen2. Brand verspreid in de chaparral kan worden beschouwd als een kroon brand aangezien de belangrijkste brandstof die brandt verhoogde3. Naast de overwegend live kroon laag bestaan, is de dood oppervlakte brandstof laag, die bestaat uit gegoten gebladerte en takken kruidachtige planten die onder en tussen de individuele struiken groeien. Vuur zal gemakkelijker starten in de dood oppervlakte brandstof laag. Zodra de oppervlakte brand ontbrandt, kan het vuur overgang naar de kroon laag waar de energie die vrijkomt bij het vuur dramatisch stijgt. Terwijl chaparral branden hebben meestal zijn gemodelleerd als een vuur verspreidt in diep oppervlakte brandstoffen4, is er beperkte studie van chaparral branden als kroon branden.

Kenmerken van de kroon in de chaparral, met inbegrip van gebladerte deeltje vorm, verschillen van boreale naaldhout bos, waar het merendeel van het onderzoek heeft plaatsgevonden. Talrijke laboratorium en veld schaal studies hebben onderzocht verschillende aspecten van wildvuur dynamics6,5,7,3,8,9,10 ,11,12. Binnen het domein van laboratoriumexperimenten, verschillende studies hebben onderzocht de invloed van parameters zoals wind en brandstof eigenschappen op de chaparral kroon vuur gedrag. Lozano7 onderzocht kenmerken van kroon brand initiatie in de aanwezigheid van twee aparte kroon brandstof bedden. In Tachajapong et al. 3, discrete oppervlak en kroon lagen werden verbrand in een wind-tunnel en de oppervlakte brand werd gekenmerkt. Enige kroon brand initiatie was volledig beschreven waardoor volledige analyse van de verspreiding voor toekomstige werkzaamheden. Li et al. 11 gemeld op de verspreiding van een vlam maar één chaparral struiken. In gerelateerd werk, Cruz et al. 10 , 9 ontwikkelde een model voor het voorspellen van de ontsteking van naaldhout gebladerte boven een verspreiding oppervlakte brand. Kenmerken van de branden van chaparral brandstoffen werden onderzocht in experimentele studies van bulk brandstoffen en individu verlaat13,14,15,16. Dupuy et al. 13 studeerde de brandende kenmerken van Pinus pinaster naalden en excelsior door de brandstoffen in cilindrische manden. Zij merkten op dat in deze brandstoffen, was vlam hoogte gerelateerd aan warmteverbruik release via een twee-vijfde machtswet, zoals eerder is gemeld in de literatuur17,18. Sun et al. 14 verbrand chaparral brandstoffen in soortgelijke cilindrische manden voor het analyseren van de brandende kenmerken van drie chaparral brandstoffen: chamise (Adenostoma fasciculatum), ceanothus (Ceanothus crassifolius) en manzanita ( Arctostaphylos glandulosa).
Gemotiveerd door de resultaten van de bovengenoemde laboratoriumonderzoek, ons doel hier is om te presenteren van een methodologie om te karakteriseren verspreiding in zowel oppervlakte als struik kroon lagen. Bovendien willen we verduidelijken enkele van de belangrijkste kenmerken die de mate van oppervlak-crown laag interactie bepalen. Hiervoor ontwikkelden we een experimenteel laboratorium methode om te studeren van de verticale overgang van een brand in een brandstof wildland oppervlakte op een vuur verspreidt in een verhoogde struik brandstof verbranden. In dit soort branden, kan de vertaling van het vuur aan de struik kroon, bekend als de kroning, door aanhoudende verspreiding onder de juiste omstandigheden worden gevolgd. In het algemeen, wordt chaparral brand gedrag gedicteerd door brandstof19, topografie en weer. Het is aangetoond dat wind energie release rate in de brandstoffen5,3,8,20beïnvloedt.
Brand verspreid in poreuze brandstoffen kan worden gezien als een reeks van overgangen of drempels, die moeten worden gekruist om succesvolle21. Energiek, ontbrandt een deeltje van de brandstof als de hoeveelheid warmte die zij ontvangt resulteert in een mengsel van gassen die succesvol met zuurstof reageren. De resulterende vlam verspreidt zich als de hitte van het branden deeltje een deeltje van de aangrenzende brandstof ontbrandt. Het vuur verspreidt zich over de grond, als is het kundig voor steken hiaten tussen brandbare brandstofelementen. Als de vlam van een oppervlakte brand vermag verticaal verspreiden over de kroon van bomen en struiken, is vaak een belangrijke verandering in brand-gedrag, met inbegrip van meer warmte vrijlating tarieven, geconstateerd als gevolg van een grotere beschikbaarheid van brandstof. Thermische energie dynamics in wildland branden omvatten verschillende schalen, van de zeer grote schaal, in mega-branden, waarvoor vaak klimatologische modelleren, de kleine schaal waarbij chemische schaal kinetische modellering. Hier, omgaan we met laboratorium windtunnel schaal gedrag modelleren; voor chemische schaal cellulose verbranding studies heet de lezer werken zoals Sullivan et al. 22
Sinds 2001, die wij hebben uitgevoerd een verscheidenheid van experimenten onderzoeken enkele van de laboratorium schaal energie drempels23,8,24,25,26, 27, met de nadruk op live brandstoffen chaparral is gekoppeld. Terwijl buiten kunnen metingen van brand meer levensechte resultaten opleveren, toestaan dat de gecontroleerde omgeving van de wind-tunnel voor afbakening van de impact van verschillende parameters. Controle van de wind, bijvoorbeeld, is vooral belangrijk voor chaparral kroon branden die zich voordoen in gebieden zoals Zuid-Californië waar foehn type winden, bekend als Santa Ana winden, typische bestuurders van brand gebeurtenissen zijn. Omdat een grote motivator voor de hier beschreven methode is het bestuderen van het effect van wind en andere gecontroleerde parameters op de chaparral brand verspreiding, is deze studie uitgevoerd in een laboratorium schaal windtunnel. De lezer is gericht op het werk door Silvani et al. 28 voor veld meting van de temperatuur in de chaparral branden vergelijkbaar met degene die hier gepresenteerd. Raadpleeg Morandi et al. voor veldmetingen op het effect van wind op verspreiding van de brand, 29
Verschillende parameters de verspreiding in de chaparral brandstoffen hebben experimenteel zijn geanalyseerd door het kwantificeren van de waarschijnlijkheidverspreid succes in verhoogde brandstof bedden8van brand. De huidige experimentele studie omvat een methodiek ontwikkeld om te bestuderen van de chaparral kroon brand verspreid door modellering oppervlakte brandstoffen en kroon brandstoffen binnen de sectie van de test van een windtunnel van het lage snelheid. De oppervlakte brandstof is gemodelleerd met excelsior (gedroogde geraspte hout). Het oppervlak brandstof bed wordt geplaatst op de begane grond van de wind-tunnel over een standaard schaal (Zie Figuur 1). Vertegenwoordigen de kroon brandstof bed, een brandstof bed met chamise was geplaatst over het oppervlak brandstof bed door schorsing van de brandstof van een platform op de windtunnel frame gemonteerd (Zie Figuur 1). Beide brandstof-bedden zijn geïnstrumenteerd voor temperatuur en massa verlies metingen; geometrie van de vlam wordt verkregen uit video-opnamen van experimenten. Gemeten parameters omvatten massa verlies tarief, brandstof vochtgehalte en de relatieve vochtigheid van de lucht. Parameters die gecontroleerd zijn wind aanwezigheid, afstand tussen oppervlak brandstof en kroon brandstof bed, en de aanwezigheid van oppervlakte brandstof. De gemeten massa verlies tarief kan worden gebruikt voor het berekenen van het warmteverbruik release, die is gedefinieerd als: 
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq1.jpg"> waar h is de warmte van de verbranding van de brandstof, m = de massa van de brandstof, en t is tijd.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig1.jpg"> 
Figuur 1: windtunnel experimentele opzet. Locaties van het bed van de brandstof kroon, de oppervlakte brandstof bed en de ventilator van de tunnel hebben het label voor gemak. Het oppervlak brandstof bed wordt geplaatst op de begane grond van de wind-tunnel over een standaard schaal. Vertegenwoordigen de kroon brandstof bed, was een brandstof bed met chamise geplaatst over het oppervlak brandstof bed door schorsing van de brandstof van een platform gemonteerd op het frame van de windtunnel. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
Experimenten hebben gericht op het begrijpen van het gedrag van de chaparral kroon bosbranden, met name de ontsteking, mechanismen voor de voortplanting van vlam en verspreiding, vlam front snelheden en brandstof verbruik. Om te bestuderen de interactie tussen een oppervlakte brand en een kroon brand, in de windtunnel zes configuraties van oppervlak en kroon brandstof bedden met en zonder toegepaste wind stroom, zijn gebrand: kroon brandstof alleen met en zonder wind (2), kroon en oppervlaktewater brandstof bedden gescheiden door twee afstanden met en zonder wind (4). Tabel 1 geeft een overzicht van de experimentele configuraties met de 6 experimentele klassen. In de tabel geeft de oppervlakte brandstof bed parameter of oppervlakte brandstof aanwezig tijdens het experiment was, de wind parameter verwijst naar de aanwezigheid van wind en kroon hoogte verwijst naar de afstand tussen de onderkant van de kroon brandstof bed en de onderkant van het oppervlak brandstof bed. Brandstof vocht werd gemeten voor elk experiment maar niet gecontroleerd, gemiddelde brandstofverbruik vochtgehalte was 48%, terwijl de minimale en maximale waarden waren 18% tot 68%, respectievelijk.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Klasse</td>
			<td>Oppervlakte brandstof Bed</td>
			<td>Wind</td>
			<td>Hoogte van de kroon</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>Afwezig</td>
			<td>Geen wind</td>
			<td>60 of 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>Afwezig</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 of 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>Heden</td>
			<td>Geen wind</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>Heden</td>
			<td>Geen wind</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E</td>
			<td>Heden</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td>Heden</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabel 1: experimenteren configuraties. Hier is de oppervlakte brandstof bed parameter geeft of oppervlakte brandstof aanwezig tijdens het experiment was, de wind parameter naar de aanwezigheid van wind verwijst en kroon hoogte naar de afstand tussen de onderkant van de kroon brandstof bed en de onderkant van het bed oppervlak brandstof verwijst.
Een elektronische schaal gemeten oppervlakte brandstof massa en we een aangepaste massa verlies systeem ontwikkeld voor de kroon-laag. Het systeem bestond uit individuele meetcellen aangesloten op elke hoek van het bed van de geschorste brandstof. Consument-grade videocamera's opgenomen de visuele vlammen; beeldverwerking van de visuele gegevens met behulp van een aangepast script gegenereerd vlam kenmerken zoals hoogte en hoek. Een programma is ontwikkeld om te converteren video frames van RGB (rood/groen/blauw) codering naar zwart-wit via een proces van lichtintensiteit drempelmethode. De rand van de vlam is verkregen uit de zwart-wit videoframes. Hoogte van de maximale vlam werd gedefinieerd als het hoogste punt van de rand van de vlam, Noodstopbewaking vlam hoogten zijn ook verkregen. In een afbeelding, was vlam hoogte gemeten vanaf de voet van het bed van brandstof naar de maximale verticale punt van de vlam. Alle verwerking codes, evenals de instrument-besturingsinterface ontworpen voor dit protocol zijn beschikbaar gesteld door de auteurs hier via hun site software toegang. Het oogsten van de levende brandstof lokaal en uitvoeren van de experimentele brandwonden binnen 24 h geminimaliseerd vochtverlies. Een thermokoppel matrix opgenomen bed brandstoftemperatuur in de windrichting stream-wise waardoor de berekening van verspreiding tarief. Figuur 1 toont een diagram van de brandstof bed-instellingen samen met de thermokoppel-regeling. Details van de experimentele protocol volgen.

<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

Dit protocol biedt een laboratorium-techniek ontworpen chaparral kroon brand ontsteking en verspreiding te bestuderen. Experimenten werden uitgevoerd in een lage snelheid brand windtunnel waar twee afzonderlijke lagen van brandstof te vertegenwoordigen oppervlak en kroon brandstoffen in de chaparral werden gebouwd. Chamise, een gemeenschappelijk chaparral struik, bestond uit de levende kroon laag. De bovenlaag van de dode brandstof werd gebouwd met excelsior (versnipperd hout). Ontwikkelden we een methode om te meten van massa verlies, temperatuur, en vlam hoogte voor beide brandstof-lagen. Thermokoppels geplaatst in elke laag geschat temperatuur. Een videocamera veroverde de vlam zichtbaar. Na verwerking van digitale beelden opgeleverd vlam kenmerken met inbegrip van hoogte en vlam tilt. Een aangepaste kroon massa verlies instrument intern ontwikkeld gemeten de evolutie van de massa van de kroon laag tijdens het branden. Massa verlies en temperatuur trends verkregen met behulp van de theorie van de techniek aangepast en andere empirische studies. In dit onderzoek presenteren wij gedetailleerde experimentele procedures en informatie over de instrumenten gebruikt. De representatieve resultaten voor de brandstof massa verlies percentage en de temperatuur binnen het brandstof-bed ingediend zijn ook opgenomen en besproken.

Kroon en oppervlakte vlam hoogte gegevens werden verkregen uit de videogegevens. De tendensen van de hoogte van de typische vlam voor experimenten wordt gepresenteerd in Figuur 6. Vlam hoogte gedrag gevolgd die gevonden in zon et al. 14
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig6.jpg"> 
Figuur 6: geschat kroon vlam hoogte.</s...

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

Dit protocol beschrijft windtunnel experimenten ontworpen om te bestuderen van de overgang van een brand vanaf de grond naar het bladerdak van de struiken chaparral.

Windtunnel experimenten te bestuderen van de Chaparral kroon branden

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 van Surface Wijzigingen door Wit Licht Interferometrie: Toepassingen in Ion sputteren, Laser Ablatie en Tribologie Experimenten

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

Snelle beeldvormende techniek om te studeren Drop Impact Dynamiek van niet-Newtoniaanse vloeistoffen

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 Experimenten bij de Advanced Light Source: nieuwe inzichten in roetvorming Processen

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

Met behulp van Magnetron en Macroscopische Monsters van diëlektrische Solids aan de Photonic Eigenschappen van Disordered fotonische bandgap Materials Bestudeer

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

Experimenten op Ultrasoon smeren met behulp van een piëzo-elektrisch ondersteunde Tribometer en optische 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

Visualiseren Hyporheic Flow Through bedforms behulp Dye Experimenten en Simulation

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

Een Robotic Platform aan de Foreflipper van de Californische zeeleeuw Studie

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

Het scannen van SQUID Studie van Vortex manipulatie door Local Contact

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

Metingen van golven in de Tank van een Wind-Golf onder gestage en tijd tegenover wisselende Wind dwingen

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

Uitvoeren van verhoogde temperatuur normaal en druk-Shear plaat gevolgen experimenten Via een stuitligging-Sabot kachel endsysteem gecombineerd

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 ...