Name: Esperimenti di Galleria del vento per studiare Chaparral corona incendi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: Scopri esperimenti in galleria del vento per studiare il comportamento degli incendi di chioma nel chaparral. Questo metodo misura perdita di massa e temperatura nei diversi strati di combustibile per migliorare la gestione degli incendi boschivi.

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Gli autori si desidera ringraziare Benjamin Sommerkorn, Gabriel Dupont, Jake Eggan e Chirawat Sanpakit che ci ha assistito con gli esperimenti presentati qui. Jeanette Cobian Iñiguez riconosce sostegno per numero di opportunità di ricerca istituzionali (MIRO) di NASA MUREP grant NNX15AP99A. Questo lavoro è stato finanziato anche dal USDA/USDI fuoco piano nazionale attraverso un accordo tra USDA Forest Service, stazione di ricerca di PSW e la University of California - Riverside.

Attenzione: come diversi passaggi nel seguente protocollo implicano attività che hanno il potenziale di causare lesioni, assicurarsi che i dispositivi di protezione personale (PPE) sono utilizzato a seguito di protocolli di sicurezza stabilite tra cui fuoco Abbigliamento resistente e occhiali protettivi.
 1. Corona carburante letto Load Cell strumentazione Setup <ol><li>modificare 4 C-morsetti collegando moschettoni doppia molla (Vedi Tabella materiali) attraverso il foro del perno al morsetto ' estremità di s della vite (Vedi Figura 2). Utilizzare i moschettoni per sospendere il letto del combustibile corona.</li>
	<li>Con un diverso insieme di C-morsetti, apporre ogni cella di carico estensimetrica alla porzione superiore del telaio Galleria del vento (Vedi Figura 2).</li>
	<li>Allega modificato C-morsetti all'estremità libera delle cellule strain-gauge, con i moschettoni penzoloni. Fissare le catene alla piattaforma per il letto di combustibile corona.</li>
	<li>Per sospendere la piattaforma letto di combustibile corona dal telaio della galleria del vento, collegare ciascuna delle catene letto combustibile corona ad un moschettone.</li>
	<li>Una volta ciascuno le quattro celle di carico sono completamente montato e collegato al letto di combustibile, fili al ponte di Wheatstone che verrà utilizzato per l'acquisizione dati. Coprire le celle di carico con materiale isolante, come ad esempio il tipo utilizzato per i rifugi di fuoco fuoco.</li>
</ol> <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig2.jpg"> Figura 2: strumentazione di Galleria del vento corona carburante letto carico cell. (un) Wind tunnel vista frontale (b) Modified C-clamp con moschettone e corona catena del letto di combustibile che supporta il letto del combustibile di corona. (c) carico cella collegata al telaio di Galleria del vento con un C-clamp. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig2large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 2. calibrazione della cella di carico Nota: il segnale prodotto dalle celle di carico viene convertito in una massa equivalente attraverso: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq2.jpg"> 
dove V è il segnale, in genere espresso in millivolt, A e B sono costanti da determinarsi mediante calibrazione e m rappresenta la massa in grammi. Tutti i parametri nell'equazione (2) vengono ottenuti tramite l'interfaccia di controllo dello strumento personalizzato sviluppato per la strumentazione di massa corona in questo protocollo. Quando il primo utilizzando il sistema, pesi di precisione sono usati per calibrare il segnale di cella di carico. Le costanti di calibrazione A e B saranno ottenuti basato sul segnale prodotto quando il carico di questi pesi di precisione di misura. La costante A è calcolata da: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq3.jpg"> dove m t è una la massa del peso di prova di precisione, w è il segnale producerat con la peso caricato sulla cella di carico, mentre un w, o corrisponde al segnale prodotto quando nessun peso è applicato sulla cella di carico.
<ol><li>Per ottenere la calibrazione costante A, gancio pesi di precisione (una buona gamma sarebbe 200-500 g) alla prima cella di carico. Utilizzare la massa dei pesi di precisione come parametro m t nell'equazione (3).</li>
	<li>Impostare il guadagno di cella di carico a 128 utilizzando il campo di Input #, come illustrato in Figura 3b, i. 1. Ciò corrisponde al valore massimo consentito dal dispositivo.</li>
	<li>Leggere l'output di segnale in uscita 0 dall'interfaccia dello strumento (Vedi Figura 3b, i2). Questo è il parametro w nell'equazione (3).</li>
	<li>Sganciare il peso e leggere il nuovo valore visualizzato nell'interfaccia dello strumento ( Figura 3b, i2). Questo parametro è un w, o.</li>
	<li>Calcola A in base ai parametri (m t , w, a w, o) ottenuti in passaggi 2.1 a 2.4 e le equazioni presentate.</li>
	<li>Nell'interfaccia del controller, riempia il Ch 0-M valore per ogni sensore con il valore ottenuto nel passaggio precedente.</li>
	<li>Per trovare il valore di offset, B, rimuovere tutti i pesi, leggere il valore nella ' uscite calibrato (g) ' (vedere Figura 3 c i2), moltiplicare questo valore per -1. Il numero risultante è costante B, digitare questo numero nella " aggiunta " Ch cassetta 0-A (Vedi Figura 3 c, i. 3).</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 2.3-2.8 per ogni cella di carico (0, 1, 2, 3), il sistema è ora completamente calibrato; procedere per caricare i letti di carburante con i combustibili.</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig3.jpg"> Figura 3: ingresso strumento controllo interfaccia dati passi per cella di carico calibrazione. (un) finestra di setup iniziale di ponte con installazione di guadagno e attivare la casella (b), finestra per la prima fase di calibrazione di cella di carico (c) finestra per la seconda fase di calibrazione di cella di carico (d) finestra per ultimo fase di calibrazione della cella di carico, il file viene salvato qui e registrazione dei dati è stata avviata. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig3large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 3. preparazione del Chaparral ed Excelsior carburante letti Nota: ogni esperimento utilizza 2 kg di chamise live e 0,5 kg di excelsior (legno aspen tagliuzzato).
<ol><li>Dal mucchio di carburante raccolti per la masterizzazione, raccogliere diverse bottiglie 1-pinta di carburante (3-4 bottiglie).
	<ol><li>Seguire le procedure delineate dal suo connazionale ed Dean a esempi asciutto in forno e ottenere carburante umidità contenuto 30.</li>
	</ol></li> <li>Tagliare singoli rami da un fascio di chamise recentemente raccolto per rimuovere materiale morto e ramo superiore a ¼ di pollice di diametro. Posizionare il materiale live carburante residuo nel contenitore per la pesatura.</li>
	<li>Selezionare 2 kg della chamise profilati e 0,5 kg di excelsior usando una bilancia elettronica. Posto 0,5 kg di excelsior sulla piattaforma letto superficie combustibile al piano della galleria del vento, assicurando che la densità di massa è più uniforme possibile. Farlo inserendo una quantità nota di excelsior sopra una profondità conosciuta area.</li>
	<li>Tirare apart (lanugine) l'excelsior compattato per diminuire la densità di massa così prontamente brucerà. carico 2 kg di profilati chamise sulla piattaforma appese le celle di carico per creare il letto del combustibile con privilegi elevati. Uniformemente i rami chamise sopra l'intera piattaforma per produrre un letto di combustibile uniforme.</li>
</ol> 4. Disposizione di termocoppia Nota: termocoppie di tipo K sono utilizzate per misurare la temperatura di entrambi i letti carburante. I dati vengono raccolti attraverso un sistema di acquisizione dati controllato con un utente grafica personalizzata interfaccia (Vedi tabella materiali per software di progettazione del controller). Le termocoppie consigliate per l'uso sono 24 termocoppie AWG con un tempo di risposta di 0,9 s.
<ol><li>Collegano una matrice di sedici anni 24 termocoppie AWG (diametro del conduttore: 0,51054 mm) a un data logger (tempo di risposta: 0.9 s).</li>
	<li>Inserire 6 termocoppie per il livello di carburante di corona. Posizionare queste termocoppie 20cm a pezzi ed evitare il contatto delle termocoppie con rami. Inserire 10 termocoppie nello strato superficiale del combustibile. Posizionare queste termocoppie di superficie combustibile 10 cm di distanza ed evitare il contatto delle termocoppie con rami (Vedi Figura 4).</li>
	<li>Attivare la registrazione dei dati facendo il " Start " pulsante nell'interfaccia del software di controllo termocoppia.</li>
</ol> <img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig4.jpg"> Figura 4: diagramma della superficie e corona del combustibile letti con matrice di termocoppia posizione. Qui 6 termocoppie sono state inserite nel livello di carburante corona 20 cm l'una da altra. 10 termocoppie sono state inserite nello strato superficiale carburante 10 cm di distanza. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig4large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 5. installazione di acquisizione di immagini <ol><li>Monte visual target di riferimento che ha segni rossi a intervalli di 10 cm sopra la finestra della galleria del vento. Utilizzare questa destinazione come riferimento per determinare l'altezza della fiamma dal video esperimento. 
	Nota: Altezze di fiamma del campione sono presentate nella Figura 5.</li>
	Collezione <li>dati fotografici setup. Concentrandosi sulla zona di prova di Galleria del vento, regolare la messa a fuoco in modo da catturare il target di riferimento verticale intero così come la zona del letto di combustibile.</li>
	<li>Raccolta dei dati di configurazione videocamera. Montare la videocamera con un supporto da parete universale fotocamera sul muro per fornire una visione completa della sezione di prova di Galleria del vento.</li>
</ol> <img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig5.jpg"> Figura 5: fotografia di esempio fiamma altezze da un tipico esperimento. La destinazione visiva blu con marcatura rossa serve come riferimento per determinare l'altezza della fiamma dal video esperimento. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig5large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 6. flow Setup Nota: Galleria del vento è dotata di una ventola a velocità variabile. Il flusso d'aria nella galleria del vento è stato calibrato in precedenza per la velocità della ventola. Per raggiungere la velocità desiderata del vento, la velocità di rotazione del ventilatore (in Hz) è selezionata. Negli esperimenti attuali, sono stati studiati senza vento e casi di flusso di vento 1 m/s.
<ol><li>Impostare la velocità della ventola a 1 m/s il regolatore di velocità. Accendere il ventilatore per assicurarsi che funzioni correttamente.</li>
	<li>Spegnere il ventilatore. È ora pronto per l'uso. 
	Nota: L'edificio di ustione è progettato per condurre esperimenti di fuoco in modo sicuro durante l'evacuazione fumo dallo spazio di lavoro. Notificare alle autorità locali di fuoco che si stia conducendo esperimenti per eliminare la presenza di falsi allarmi.</li>
	<li>Chiudere tutte le porte dell'edificio per garantire che le prese d'aria sul tetto sono l'unica possibile uscita per evacuazione fumi.</li>
	Appassionati di <li>accendere l'alimentazione dell'aria di portare aria fresca dall'esterno l'edificio a livello del pavimento. Accendere i ventilatori di scarico per evacuare fumo attraverso le prese d'aria sul tetto. 
	Nota: Questo stabilirà a bassa velocità, ad alto volume aria flusso dall'esterno l'edificio che si innalza verticalmente a causa della differenza di pressione lieve e le aperture del tetto.</li>
	<li>Prima di ogni esperimento, utilizzare un igrometro a bulbo umido per misurare l'umidità relativa e la temperatura dell'aria ambiente.</li>
</ol> 7. Accensione (implementare contemporaneamente con passaggio 8) Nota: il processo di accensione dovrebbe essere condotta come segue da membro dell'equipaggio di accensione. Per una maggiore sicurezza, è consigliabile che un secondo membro dell'equipaggio rimangono nei pressi dell'area di prova durante l'accensione.
<ol><li>Quando richiesto ' ignite ', bagnare il bordo del letto superficie combustibile excelsior con alcool etilico denaturato. Posizionare la bottiglia di alcool lontano dalla zona di accensione e utilizza una torcia butano accendere alla fine del letto superficie combustibile in una linea parallela al bordo del letto di combustibile. Essere attento come il combustibile imbevuto d'alcol prontamente si infiamma.</li>
	<li>Una volta che il letto del combustibile è stato bruciato, passo fuori la sezione test e chiudere la porta del tunnel. Se il vento è necessaria per l'esperimento, accendere il ventilatore di Galleria del vento.</li>
</ol> 8. Avviare eseguire sperimentale Nota: al momento di verificare l'esperimento è correttamente configurato, le telecamere devono essere avviate.
<ol><li>Accendere la videocamera per registrare.</li>
	<li>Parlare ad alta voce il numero/codice dell'esperimento, la data e configurazione sperimentale quindi il microfono della videocamera registra queste informazioni.</li>
	<li>Istruire l'equipaggio di computer per iniziare la registrazione dei dati barrando la " attivare la registrazione di dati " opzione nell'interfaccia di controllo dello strumento (vedere figura 3d, i. 1). Istruire la persona di accensione per accendere il combustibile. Una volta che il membro dell'equipaggio di accensione esce dalla Galleria del vento, istruire il membro dell'equipaggio di vento per avviare la ventola di Galleria del vento. Questo sarà l'inizio dell'esperimento, dove il tempo è zero (t = 0).</li>
</ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

La capacità di misurare la massa di carburante elevati in tutto l'esperimento è stato uno dei principali vantaggi della tecnica presentata qui. Gli studi precedenti indirizzamento fuoco chaparral sono concentrati sia solo l'inizio di fuoco di corona o solo su superficie diffuse, ma non entrambi. Tali studi hanno quantificato la possibilità di accensione nello strato corona e hanno lasciato il studio di diffusione per lavori futuri23. La nostra metodologia permette per la misura della perdita di ma...

Nel 2016, lo stato della California ha avvertito un totale di 6.986 incendi boschivi, consumando acri 564.8351, costano milioni di dollari di danni e rischiare il benessere di centinaia di persone. A causa del clima Mediterraneo regionale, una fonte di combustibile importante per questi fuochi sono chaparral vegetazione comunità2. Fuoco si diffuse in chaparral può essere considerato un incendio corona poiché il principale combustibile che brucia è elevato3. Coesiste con il livello di corona principalmente live, è lo strato di morta superficie combustibile, che si compone di cast fogliame, rami e piante erbacee che crescono sotto e tra gli arbusti individuali. Fuoco si avvierà più facilmente nello strato morta superficie combustibile. Una volta che si accende il fuoco di superficie, il fuoco può transizione allo strato corona dove l'energia rilasciata dal fuoco aumenta drammaticamente. Mentre chaparral incendi sono stati modellati in genere come un fuoco diffusione in superficie profonda combustibili4, c'è stato limitato studio di chaparral incendi come fuochi di corona.

Caratteristiche di corona in chaparral, tra cui la forma delle particelle di fogliame, differiscono dalla foresta boreale di conifera, dove si è verificata la maggior parte della ricerca. Numerosi studi su scala di laboratorio e sul campo hanno studiato i vari aspetti di wildfire dynamics6,5,7,3,8,9,10 ,11,12. All'interno del Regno di esperimenti di laboratorio, parecchi studi hanno esaminato l'influenza di parametri quali vento e proprietà del combustibile sulla corona chaparral comportamento al fuoco. Lozano7 ha esaminato le caratteristiche della corona fuoco iniziazione in presenza di due letti di carburante corona discreti. In Tachajapong et al. 3, superficie discreti e strati di corona sono stati bruciati all'interno di una galleria del vento e il fuoco di superficie è stato caratterizzato. Solo l'inizio di fuoco di corona è stato descritto completamente lasciando completa analisi della diffusione per il lavoro futuro. Li et al. 11 segnalato sulla propagazione di una fiamma però arbusti singolo chaparral. Nel lavoro relativo, Cruz et al. 10 , 9 hanno sviluppato un modello per prevedere l'accensione di conifere fogliame sopra un fuoco diffusione superficiale. Caratteristiche di ustione dei combustibili chaparral sono state esplorate negli studi sperimentali di combustibili di massa e individuo lascia13,14,15,16. Dupuy et al. 13 ha studiato le caratteristiche di combustione di Pinus pinaster aghi ed excelsior bruciando i combustibili in cestini di forma cilindriche. Essi hanno osservato che in questi combustibili, altezza della fiamma è stato correlato al tasso di rilascio di calore tramite una legge di potenza di due quinti come è stata segnalata precedentemente nella letteratura17,18. Sun et al. 14 bruciato combustibili chaparral in cesti cilindrici simili per analizzare le caratteristiche di combustione dei combustibili chaparral tre: chamise (Adenostoma Apiarius), ceanothus (Ceanothus crassifolius) e manzanita ( Glandulosa di Arctostaphylos).
Motivato dai risultati degli studi di laboratorio di cui sopra, il nostro scopo qui è di presentare una metodologia per caratterizzare la diffusione negli strati corona sia di superficie che di arbusto. Inoltre, ci proponiamo di chiarire alcune delle caratteristiche chiave che determinano il grado di interazione di strato di superficie-corona. A questo scopo, abbiamo sviluppato una metodologia di laboratorio sperimentale per studiare la transizione verticale di un fuoco che brucia in un wildland superficie combustibile ad un fuoco diffusione in un combustibile di arbusto con privilegi elevati. In questi tipi di fuochi, traduzione del fuoco per la corona di arbusto, noto come coronamento, può essere seguita da sostenuta diffusione nelle giuste condizioni. In generale, comportamento al fuoco chaparral è dettata dalla topografia, meteo e carburante19. È stato dimostrato che il vento influisce sulla velocità di rilascio di energia a combustibili5,3,8,20.
Fuoco diffuso nei combustibili porosi può essere vista come una serie di transizioni o soglie che devono essere attraversate per essere successo21. Energico, una particella di carburante si accende se la quantità di calore che riceve si traduce in una miscela di gas che con successo reagiscono con l'ossigeno. La fiamma risultante si diffonde se il calore dalla combustione particella si accende una particella di carburante adiacente. Il fuoco si propaga attraverso il terreno se è in grado di attraversare spazi vuoti tra gli elementi combustibili. Se la fiamma di un fuoco di superficie è in grado di propagarsi verticalmente nella corona di alberi e arbusti, un cambiamento significativo nel comportamento al fuoco, tra cui velocità di rilascio di calore aumentato, è osservato spesso a causa di una maggiore disponibilità di carburante. Energia termica dinamica degli incendi boschivi comprende diverse scale, dalla scala molto grande, ad esempio in mega-incendi che spesso richiedono modellistica climatologica, alla piccola scala che richiedono modellistica cinetica chimica scala. Qui, abbiamo a che fare con il comportamento di laboratorio Galleria del vento scala modellazione; per studi a scala chimica cellulosa combustione, si rimanda il lettore alle opere come Sullivan et al. 22
Dal 2001, abbiamo condotto una varietà di esperimenti esaminando alcuni del laboratorio scala energia soglie23,8,24,25,26, 27, con un'enfasi sui combustibili live associato chaparral. Mentre all'aperto misure di fuoco possono fornire risultati più realistici, l'ambiente controllato della galleria del vento consentono delineazione dell'impatto dei vari parametri. Controllo vento, ad esempio, è particolarmente importante per chaparral corona incendi che si verificano in regioni come la California meridionale dove foehn tipo venti, noti come venti di Santa Ana, sono driver tipico degli eventi di incendio. Perché una motivazione importante per la metodologia descritta qui è quello di studiare l'effetto del vento e altri parametri controllati su chaparral propagazione del fuoco, questo studio è stato svolto in galleria del vento scala laboratorio. Il lettore è diretto al lavoro da Silvani et al. 28 per misure in campo di temperatura in chaparral incendi simili a quelli qui presentati. Per misure in campo sull'effetto del vento sulla diffusione di fuoco, vedere Morandi et al. 29
Diversi parametri che influenzano la diffusione nei combustibili chaparral sono stati analizzati sperimentalmente da quantificare la probabilitàdi fuoco diffuso successo in carburante elevati letti8. L'attuale studio sperimentale prevede una metodologia sviluppata per studiare fuoco corona chaparral diffuse da modellazione superficiale carburanti e combustibili di corona all'interno della sezione di prova della galleria del vento a bassa velocità. Il combustibile di superficie è modellato con excelsior (legno secco tagliuzzato). Il letto di superficie combustibile è collocato al piano terra della galleria del vento sopra una scala standard (Vedi Figura 1). Che rappresenta il letto del combustibile di corona, un letto di combustibile con chamise era posizionato sopra il letto di superficie combustibile sospendendo il carburante da una piattaforma montata sul telaio di Galleria del vento (Vedi Figura 1). Entrambi i letti carburante vengono instrumentati per temperatura e misure di perdita di massa; geometria di fiamma è ottenuta da registrazioni video degli esperimenti. Parametri misurati includono perdita di massa, contenuto di umidità del combustibile e l'umidità relativa dell'aria. Parametri controllati sono stati la presenza di vento, distanza tra superficie combustibile letto e letto di combustibile di corona e la presenza di superficie combustibile. Il tasso di perdita di massa misurato può essere utilizzato per calcolare il tasso di rilascio di calore, che è definito come: 
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq1.jpg"> dove h è il calore di combustione di combustibile, m è la massa di combustibile, e t è il tempo.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig1.jpg"> 
Figura 1: messa a punto sperimentale Wind tunnel. Posizioni del letto del combustibile di corona, il letto di superficie combustibile e la ventola di tunnel sono stati etichettati per la comodità. Il letto di superficie combustibile è collocato al piano terra della galleria del vento sopra una scala standard. Che rappresenta il letto del combustibile di corona, un letto di combustibile con chamise era posizionato sopra il letto di superficie combustibile sospendendo il carburante da una piattaforma montata sul telaio di Galleria del vento. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Gli esperimenti si sono concentrati sulla comprensione del comportamento di chaparral corona incendi, in particolare dell'accensione, meccanismi di propagazione della fiamma e diffusione, fiamma su velocità e tassi di consumo di carburante. Per studiare l'interazione tra un fuoco di superficie e un fuoco di corona, sei configurazioni di letti di carburante di superficie e corona con e senza flusso di vento applicata, sono stati bruciati nella galleria del vento: carburante corona solo con e senza vento (2), la corona e letti di combustibile separati da in superficie due distanze con e senza vento (4). La tabella 1 riassume le configurazioni sperimentali con le 6 classi sperimentali. Nella tabella, il parametro di letto superficie combustibile denota se superficie combustibile era presente durante l'esperimento, il parametro di vento fa riferimento alla presenza di vento e altezza corona si riferisce alla distanza tra il fondo del letto di combustibile corona e la parte inferiore della superficie letto di combustibile. Umidità del combustibile è stato misurato per ogni esperimento ma non controllato, contenuto di umidità medio di carburante era 48%, mentre i valori minimi e massimo erano 18% al 68%, rispettivamente.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Classe</td>
			<td>Letto di superficie combustibile</td>
			<td>Vento</td>
			<td>Altezza corona</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>Assente</td>
			<td>Senza vento</td>
			<td>60 o 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>Assente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 o 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>Presente</td>
			<td>Senza vento</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>Presente</td>
			<td>Senza 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>
Tabella 1: sperimentare configurazioni. Qui il parametro letto superficie combustibile denota se superficie combustibile era presente durante l'esperimento, il parametro di vento fa riferimento alla presenza di vento e altezza corona si riferisce alla distanza tra il fondo del letto di combustibile corona e il fondo del letto superficie combustibile.
Una bilancia elettronica misurato superficie combustibile massa e abbiamo sviluppato un sistema di perdita di massa personalizzata per lo strato di corona. Il sistema è costituito da singole celle di carico collegate ad ogni angolo del letto sospeso carburante. Videocamere di livello consumer registrato le fiamme visual; elaborazione di immagini dei dati visual utilizzando uno script personalizzato generato fiamma caratteristiche tra cui altezza e angolazione. Un programma è stato sviluppato per convertire i fotogrammi video da RGB (rosso/verde/blu) codifica in bianco e nero attraverso un processo di soglia di intensità della luce. Il bordo della fiamma è stato ottenuto dai fotogrammi video bianchi e nero. Altezza massima della fiamma è stato definito come il punto più alto del bordo della fiamma, altezze di fiamma istantanea inoltre sono state ottenute. In un'immagine, altezza della fiamma è stata misurata dalla base del letto di combustibile per il punto verticale massimo della fiamma. Tutti i codici di elaborazione così come l'interfaccia di controllo dello strumento progettato per questo protocollo è stati resi disponibile dagli autori qui attraverso il loro sito di accesso del software. Raccolta del combustibile dal vivo localmente e conducendo le ustioni sperimentale entro 24 h ridotto al minimo la perdita di umidità. Una matrice di termocoppia registrato temperatura del letto di combustibile nella direzione stream-wise del vento, che permette il calcolo del tasso di diffusione. La figura 1 Mostra un diagramma dell'installazione letto combustibile insieme con la disposizione di termocoppia. Seguono dettagli del protocollo sperimentale.

<table><tbody><tr><td>Strumentazione per galleria del vento</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>cDAQ-9178 Chassis CompactDAQ</td><td>National Instruments</td><td>781156-01</td><td></td></tr><tr><td>NI-9213 C Series Modulo di input di temperatura</td><td>National Instruments</td><td>785185-01</td><td></td></tr><tr><td>NI SignalExpress per Windows</td><td>National Instruments</td><td>779037-35&nbsp;</td><td>Versione più recente, versione precedente utilizzata per l'esperimento</td></tr><tr><td>Elementi isolati per termocoppia Nextel ad alta temperatura Omega</td><td></td><td>XC-24-K-18</td><td></td></tr><tr><td>Cavo di prolunga per termocoppia con filo rivestito in polivinile e treccia in rame stagnato</td><td>Omega</td><td>EXPP-K-24S-TCB-P</td><td></td></tr><tr><td>Connettori miniaturizzati per altissima temperatura</td><td>Omega</td><td>SHX-K-M</td><td></td></tr><tr><td>CompuTrac MAX 2000XL&nbsp;</td><td>Arizona Instruments</td><td>MAX-2000XL</td><td>fuori produzione, modello più recente Out</td></tr><tr><td>Kestrel 3000 Misuratore meteorologico tascabile</td><td>Nielsen-Kellerman</td><td>0830</td><td></td></tr><tr><td>Satorius CPA 34001S&nbsp;</td><td>Sartorius</td><td>25850314</td><td>fuori produzione Modello</td></tr> Micro <tr><td>5 Kg Cella di carico (X4)</td><td>Robotshop.com</td><td>RB-Phi-118</td><td>Cella di carico estensimetrica</td></tr><tr><td>Phidget PhidgetBridge Wheatstone Bridge Interfaccia</td><td>sensore Robotshop.com</td><td>RB-Phi-107</td><td>Si interfaccia con 4 celle di carico, esegue l'amplificazione del segnale</td></tr><tr><td>#2 Stainless S-Biner (X4)</td><td>Home Depot</td><td>SB2-03-11</td><td>Moschettoni a doppia molla utilizzati per montare le celle di carico</td></tr><tr><td>da 2 pollici. Ferro malleabile C-Clamp</td><td>Home Depot</td><td># 4011</td><td>Utilizzato per montare celle di carico</td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Dispositivi di protezione individuale</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 Pantaloni antincendio Wildland</td><td>GSA Vantaggio</td><td>139702MR SEV16</td><td></td></tr><tr><td>Nome</td><td>Azienda</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</strong</td></tr><tr><td>>Fuels</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chamise</td><td>Raccolto in situ</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Legno triturato naturale Excelsior &ndash; Cauzione grossolana naturale da 50 libbre</td><td>Paper Mart</td><td>21-711-88</td><td></td></tr><tr><td>Bernzomatic UL100 Kit torcia a propano di base</td> Home <td>Depot</td><td>UL100KC</td><td></td></tr><tr><td>Alcol isopropilico</td><td>Minimarket</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Nome</td><td>Azienda</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Video e Fotografia</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fotocamera DSLR Nikon D3000 da 10,2 MP con sensore in formato DX e obiettivo di stabilizzazione dell'immagine 3x 18x55mm Zoon-NIKKOR VR Videocamera</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sony Handycam DCR-SX85</td><td>Amazon.com</td><td>DCR-SX85</td><td></td></tr><tr><td>Nome</td><td>Azienda</td><td>Numero di catalogo</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>Utilizzato per il controllo e l'interfacciamento degli strumenti</td></tr><tr><td>MATLAB Student Version (MATLAB_R2014a)</td><td>Mathworks</td><td>Student Version&nbsp;</td><td>Utilizzato per la post-elaborazione dei dati, inclusa l'elaborazione delle immagini</td></tr></tbody></table>

esperimenti di galleria del vento per studiare chaparral corona incendi

Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires

Il presente protocollo presenta una tecnica di laboratorio progettata per studiare la diffusione e l'accensione del fuoco del chaparral corona. Gli esperimenti sono stati condotti in una galleria del vento di fuoco bassa velocità dove due strati distinti di carburante sono stati costruiti per rappresentare la superficie e corona del combustibile in chaparral. Chamise, un arbusto comune chaparral, compreso lo strato della parte superiore in tensione. Lo strato superficiale di carburante morto è stato costruito con l'excelsior (legno tagliuzzato). Abbiamo sviluppato una metodologia per misurare la perdita di massa, temperatura e fiamma altezza per entrambi i livelli carburante. Termocoppie esposto a ogni temperatura di strato stimato. Una videocamera catturato la fiamma visibile. Post-elaborazione di immagini digitali ha reso fiamma caratteristiche tra cui inclinazione altezza e fiamma. Uno strumento di perdita di massa corona personalizzato sviluppato internamente misurato l'evoluzione della massa dello strato corona durante la masterizzazione. Tendenze di perdita e temperatura massa ottenute utilizzando la teoria tecnica abbinato e altri studi empirici. In questo studio, presentiamo dettagliate procedure sperimentali e informazioni della strumentazione utilizzata. I risultati rappresentativi per il tasso di perdita di massa di combustibile e la temperatura depositata entro il letto del combustibile sono anche inclusi e discusso.

Corona e fiamma superficie altezza dati sono stati ottenuti dai dati dei video. Tendenze di altezza di fiamma tipico per gli esperimenti è presentato nella Figura 6. Fiamma altezza comportamento seguito che trovato in sole et al. 14
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig6.jpg"> 
Figura 6: corona fiamma altezza stimata.</s...

Questo protocollo descrive esperimenti di Galleria del vento progettati per studiare la transizione di un fuoco da terra per il baldacchino di arbusti chaparral.

Esperimenti di Galleria del vento per studiare Chaparral corona incendi

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

L'obiettivo generale di questa metodologia è quello di chiarire alcune delle caratteristiche chiave che determinano il grado di interazione dello strato di corona superficiale negli incendi della corona chaparral. Questo metodo potrebbe aiutare a rispondere a domande chiave nel campo degli incendi boschivi, come le condizioni che determinano il successo della transizione e la diffusione allo strato di corona. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente di misurare la perdita di massa in temperatura sia per lo strato superficiale di combustibile che per lo strato di combustibile a corona.Per iniziare, modifica quattro C clamps fissando i moschettoni a doppia molla attraverso il foro stenopeico all'estremità della vite del clamp. Usa questi moschettoni per sospendere il letto del carburante della corona. Utilizzando un diverso set di morsetti a C, fissare ciascuna cella del calibro della stringa di carico alla parte superiore del telaio della galleria del vento.Quindi, fissare i morsetti a C modificati all'estremità libera delle celle dell'estensimetro con i moschettoni che pendono. Utilizzare le catene per collegare la piattaforma per il letto del carburante a corona a un moschettone. Collegare i loro fili al ponte di pietra per le erbacce, che verrà utilizzato per l'acquisizione dei dati.Coprire le celle di carico con materiale isolante antincendio, come quello utilizzato per i rifugi antincendio. Per ottenere la costante di taratura, A, agganciare i pesi di precisione alla prima cella di carico. Impostare il guadagno della cella di carico su 128 utilizzando il campo del numero di input.Ciò corrisponde al valore massimo consentito dal dispositivo. Quindi, leggere l'uscita del segnale in risposta al peso all'uscita zero. Quindi, sganciare il peso per produrre un segnale di assenza di carico.Leggere il nuovo valore visualizzato nell'interfaccia dello strumento. Calcolare la costante di calibrazione in base all'equazione mostrata qui. Quindi, nell'interfaccia del controller, inserire il valore del canale M per ciascun sensore con il valore A.To trovare il valore di offset, B, rimuovere tutti i pesi, leggere il valore nella casella G calibrata delle uscite e moltiplicare questo valore per uno negativo.Il numero risultante è la costante, B.Digitare questo numero nella casella A del canale di addizione zero. Ripetere questi passaggi di calibrazione per ogni cella di carico che fa parte del sistema. Dal mucchio di carburante raccolto per la combustione, raccogli tre o quattro bottiglie da una pinta di carburante.Seguendo le procedure delineate da Countryman e Dean, asciugare i campioni in forno per ottenere il corretto contenuto di umidità del combustibile. Una volta pronti, taglia i singoli rami da un fascio di chamise appena raccolte per rimuovere il materiale morto e il materiale dei rami di diametro superiore a un quarto di pollice. Mettere il materiale combustibile vivo rimanente nel contenitore per la pesatura.Selezionare due chilogrammi di chamise rifilata e 0,5 chilogrammi di excelsior utilizzando una bilancia elettronica. Quindi, posizionare 0,5 chilogrammi di excelsior sul letto di combustibile superficiale sul pavimento dell'imbuto del vento, assicurandosi che la densità apparente sia il più uniforme possibile. Quindi, separa per sgonfiare l'excelsior compattato e diminuisci la sua densità apparente in modo che bruci facilmente.Caricare due chilogrammi di chamise rifilata sulla piattaforma appesa alle celle di carico per creare il letto del carburante rialzato. Distribuire uniformemente i rami della chamise su tutta la piattaforma per produrre un letto di carburante uniforme. Collegare un array di 16 termocoppie a un registratore di dati con un tempo di risposta di 0,9 secondi.Inserire sei delle termocoppie nello strato di carburante a corona a 20 centimetri di distanza, evitando il contatto con i rami. Quindi, inserire 10 termocoppie nello strato superficiale del combustibile. Posizionare queste termocoppie di combustibile di superficie a 10 centimetri di distanza ed evitare il contatto delle termocoppie con i rami.Attivare la registrazione dei dati facendo clic sul pulsante di avvio nell'interfaccia del software di controllo della termocoppia. Monta un bersaglio di riferimento visivo con segni rossi a intervalli di 10 centimetri sopra la finestra della galleria del vento. Quindi, posiziona le fotocamere per la raccolta dei dati fotografici.Concentrandosi sull'area di prova dell'imbuto del vento, regolare la messa a fuoco della fotocamera in modo da catturare l'intero bersaglio di riferimento verticale e l'area del letto di carburante. Quindi, configura una videocamera montandola con il supporto a parete universale per telecamera sulla parete per fornire una visione completa della sezione di prova dell'imbuto del vento. Quindi, imposta la velocità della ventola della galleria del vento su un metro al secondo sul regolatore di velocità.Quindi, accendere brevemente la ventola per assicurarsi che funzioni correttamente. Chiudere tutte le porte dell'edificio per assicurarsi che le bocchette del tetto siano l'unica uscita possibile per l'evacuazione dei fumi. Quindi, accendi le ventole di alimentazione dell'aria per far entrare aria fresca dall'esterno dell'edificio a quattro livelli e accendi le ventole di scarico per evacuare il fumo attraverso le prese d'aria sul tetto.Prima di ogni esperimento, utilizzare un igrometro a bulbo umido per misurare l'umidità relativa e la temperatura dell'aria ambiente. Accendi la videocamera per registrare l'esperimento. Quindi, pronuncia ad alta voce il numero o il codice dell'esperimento, la data e la configurazione dell'esperimento in modo che il microfono della videocamera registri queste informazioni.Successivamente, istruire l'equipaggio del computer a iniziare la registrazione dei dati selezionando l'opzione Abilita registrazione dati nell'interfaccia di controllo dello strumento. Prima di bruciare, assicurarsi che tutte le porte dell'edificio siano chiuse. Una volta acceso il letto di combustibile, uscire dalla sezione di prova e chiudere la porta del tunnel.Quando viene richiesto di accendere, immergere il bordo anteriore del letto di carburante di superficie excelsior con alcol etilico denaturato, quindi posizionare la bottiglia di alcol lontano dalla zona di accensione. Utilizzando una torcia a butano, accendere l'estremità del letto di combustibile superficiale in una linea parallela al bordo anteriore del letto di combustibile. Se è necessario il vento per l'esperimento, accendere la ventola della galleria del vento.Registra l'accensione per tutta la sua durata, che varia in base alla configurazione e alle condizioni. Utilizzando i dati video, sono stati ottenuti i dati sull'altezza della corona e della fiamma superficiale. I dati mostrati qui rappresentano un esperimento che include il vento.In questi tipi di esperimenti, la fiamma inizia piccola, diventa più grande vicino al centro del letto di combustibile e decade con il tempo man mano che le fiamme si avvicinano alla fine del letto di combustibile. Utilizzando gli estensimetri, è possibile determinare i tassi di consumo di carburante e mostrare l'evoluzione della perdita di massa durante l'intera combustione. Qui è mostrata la percentuale di perdita di massa sia per lo strato superficiale che per quello della corona, rispetto alla percentuale del tempo di combustione totale.Il vento aumenta il tasso di perdita di massa sia per gli strati di combustibile superficiali che per quelli della corona. I casi di assenza di vento hanno impiegato in media quattro minuti e mezzo per bruciare fino al completamento, e il caso di vento di un metro al secondo ha impiegato solo due minuti e mezzo per bruciare. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in 30-40 minuti se eseguita correttamente.Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di calibrare correttamente lo strumento per la perdita di massa del campo della corona e di tagliare i campi della corona in modo che abbiano un diametro pari o inferiore a un quarto di pollice. Seguendo la metodologia e l'uso di questa procedura è possibile rispondere a ulteriori domande sul trasferimento di calore radiativo. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come misurare alcuni dei parametri chiave che determinano l'interazione tra la superficie e lo strato della corona negli incendi della corona chaparral.Lavorare con il fuoco sulle scale dell'imbuto del vento può essere estremamente pericoloso. Devono essere prese precauzioni come indossare dispositivi di protezione individuale, compresi indumenti resistenti al fuoco e occhiali protettivi, durante l'esecuzione degli esperimenti.

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