Name: 風洞実験によるシャパラル クラウン火災を検討 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: 学ぼう、シャパラル植生の地表火から樹冠火への移行メカニズムを風洞実験で解明する手法。質量減少と温度変化を同時計測し、山火事の挙動理解と防災戦略への貢献を目指す。

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著者は、ベンジャミン ・ Sommerkorn、ガブリエル ・ デュポン、ジェイク Eggan、ここで示した実験と Chirawat Sanpakit を認めたいと思います。ジャネット Cobian Iñiguez は、NASA MUREP 制度研究の機会 (ミロ) 許可番号 NNX15AP99A によるサポートを認めています。この作品は、米国農務省森林サービス、PSW 研究所およびカリフォルニア大学リバーサイド間の協定により米国農務省/USDI 国立消防計画に資金を供給されました。

注意: 次のプロトコルのいくつかの手順を伴う損傷を引き起こす可能性のある活動、必ず火を含む確立された安全プロトコルに従って適切な個人用保護具 (PPE) を使用耐熱服と保護眼鏡。
 1 クラウン燃料ベッド負荷セル計測セットアップ <ol><li>変更 4 C-クランプ クランプでピン穴をデュアル スプリング ゲート カラビナ (材料の表 を参照) をアタッチすることにより ' s ネジ端 (を参照してください。 図 2)。クラウンの燃料ベッドを中断する、カラビナを使用します</li>。
	<li>風洞フレームの上の部分に各ロードセルひずみゲージを貼付 C-クランプの異なるセットを使用して ( 図 2 を参照).</li>
	<li>アタッチは、ぶら下がっているカラビナ付きひずみゲージ細胞の自由端に C クランプを変更しました。チェーンを付けるクラウン燃料ベッドのためのプラットフォーム</li>。
	<li>風洞フレームからクラウンの燃料ベッドのプラットホームを中断するには、カラビナにクラウン燃料ベッド鎖のそれぞれを接続します</li>。
	<li>4 つのロードセルのそれぞれが完全にマウントされているし、データ集録に使用されるホイートストン ブリッジの配線に接続燃料ベッドに接続されています。火断熱材、火の避難所に使用する種類のようで、ロードセルをカバーします</li>。
</ol> <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig2.jpg"> 図 2: 風洞クラウン燃料ベッド負荷セル インストルメンテーション。(、) クラウン燃料ベッドをサポートするカラビナとクラウンの燃料ベッド チェーンと風洞正面変更 C クランプ (b)。(c) 負荷セル C クランプを使用して風洞フレームに接続されています。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig2large.jpg" target="_blank"> この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
 2 します読み込むセル校正 注: 負荷細胞によって生成される信号を通じて等価質量に変換: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq2.jpg"> 。
V は通常の単位はミリボルト、A と B の信号、較正、未定定数、m はグラムの質量を表します。式 (2) のすべてのパラメーターは、このプロトコルではクラウンの質量計測器の開発カスタム計測器制御インタ フェースを通じて取得されます。ときシステム、精密重量を使用して最初、ロードセル信号を調整する使用されます。校正定数 A および B が取得するはこれらの精度の重みの負荷を測定する際に発生する信号に基づいています。 定数から計算されます: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq3.jpg"> m t は、試験精度重量質量 w はした信号、おもり w、o、信号に対応するのに対し、ロードセル式生産重量をロードセルに適用しない場合。
<ol><li>最初のロードセルを校正定数 A、フック精密重量 (良い範囲は 200-500 g になる) を取得します。式 (3) では、パラメーター m t と精度の重みの質量を使用します</li>。
	<li>が 図 3 b で示すように、入力 # フィールドを使用して 128 に負荷セル利得を設定 i.1。これは、デバイスで許容される最大値に対応します</li>。
	<li>は、楽器のインターフェイス (を参照してください 図 3 b, i2) から出力 0 で信号出力を読み取る。これは式 (3) のパラメーター w.</li>
	<li>フック重量を楽器のインターフェイス ( 図 3 b, i2) に表示される新しい値を読みます。これは、パラメーター w、o</li>。
	<li>計算パラメーターに基づいて A (m t , w w、o) ステップ 2.4 2.1 と表示式で得られる</li>。
	<li>コント ローラー インターフェイスで各センサーの 0 M 値と の 値が前の手順で取得したチャンネルを入力します</li>。
	値を読みオフセット値、B を見つける <li>すべての重みを削除、' 出力校正 (g) ' ボックス ( 図 3 c 、i2 を参照)、この値を-1 で乗算します。結果の値は定数 B、この数値を入力、" 追加 " Ch 0 A ボックス (参照してください 図 3 c i.3).</li>
	<li>燃料と燃料ベッドを読み込むに進みます; (0、1、2、3) 各ロードセルの 2.3 2.8、手順、システムが完全にキャリブ レートされています</li>。
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig3.jpg"> 図 3: 計測器制御インタ フェース データ入力ロードセルの手順キャリブレーション。(する) ブリッジの初期セットアップ」ウィンドウでセットアップを得るため、負荷セル校正 (c) ウィンドウのための負荷セル校正ウィンドウ (d) の第 2 段階の最初の段階の最後のボックス (b)] ウィンドウを有効にします。ステージ負荷セル校正のファイルをここに保存され、データ ・ ログが開始されました。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig3large.jpg" target="_blank"> この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
 3 準備のシャパラルとエクセルシ オール燃料ベッド 注: 各実験ライブ chamise、エクセルシ オール (細切りアスペン木材) の 0.5 kg 2 kg を使用。。
<ol><li>燃料が燃焼するために収集の山から燃料 (3-4 本) のいくつかの 1 パイント瓶を収集します。
	<ol><li>オーブン乾燥試料に同胞とディーンによって線引き手順に従い、燃料水分コンテンツ 30 を取得します</li>。
	</ol></li> <li>死んだ材料と 1/4 インチ径より大きい分岐材料を削除する最近収穫 chamise のバンドルからの個々 の枝をトリミングします。計量容器に残りのライブ燃料物質を配置します</li>。
	<li>は、トリミングされた chamise、エクセルシ オールの電子スケールを使用しての 0.5 kg 2 kg を選択します。場所風洞階表面燃料ベッド プラットフォームにエクセルシ オールの 0.5 kg バルク密度ができるだけ均一であることを確保します。知られている地域の深さ上のエクセルシ オールの既知の量を置くことによってこれを行うにします</li>。
	<li>プル離れて (綿毛) それは容易に燃焼されますのでその密度を小さく圧縮されたエクセルシ オール。 温の燃料のベッドを作成するロードセルからぶら下がっているプラットフォーム上にトリミングされた chamise の 2 kg をロードします。均等に均一燃料ベッドを生成するプラットフォーム全体に chamise 枝を広がっています</li>。
</ol> 4。熱電対配置 注: K 型熱電対は、両方の燃料のベッドの温度を測定する使用されます。データはカスタム グラフィカル ユーザーに制御データ収集システムを通じて収集したインターフェイス (コント ローラー設計ソフトウェアのための材料の表を参照してください)。熱電対をお勧めします24 AWG 電 0.9 の応答時間は、使用米
<ol><li>16 のアレイ接続 24 AWG 熱電対 (導体径: 0.51054 mm) データロガーに (応答時間: 0.9 s).</li>
	<li>は、クラウンの燃料層に 6 熱電対を挿入します。これらの熱電対 20 cm 離れてを置き、熱電対の枝との接触を避けます。燃料の表面層に 10 の熱電対を挿入します。これら表面燃料熱電対 10 cm 離れて置き、枝 (参照してください 図 4) 熱電対の接触を避ける</li>。
	<li>をクリックしてデータ ・ ログをアクティブにする、" 開始 " 熱電対コントロール ソフトウェア インターフェイスのボタン</li>。
</ol> <img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig4.jpg"> 図 4: 表面とクラウンの燃料の図熱電対アレイのベッド場所。ここで 6 熱電対は、クラウンの燃料層 20 cm 離れてお互いに挿入されました。10 熱電対は、表面の燃料層 10 cm に挿入されました。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig4large.jpg" target="_blank"> この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
 5。 イメージ取得セットアップ 風洞ウィンドウの上部 10 cm 間隔の赤いマークは、<ol><li>マウント視覚参照ターゲット。実験ビデオからの炎の高さを決定するための参照としてこのターゲットを使用します 。
	注: サンプル火炎高さは 図 5 に記載しています</li>。
	<li>セットアップ写真データのコレクションです。燃料ベッドエリアと同様、全体の垂直参照対象をキャプチャするためにカメラのフォーカスを調整する風洞テスト領域に焦点を当てています</li>。
	<li>セットアップ ビデオ カメラのデータのコレクション。風洞テスト セクションの完全なビューを提供するために壁に普遍的なカメラの壁のマウント ビデオ カメラをマウントします</li>。
</ol> <img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig5.jpg"> 図 5: 典型的な実験からサンプル炎ハイツの写真。赤いマーキングの青視対象は実験ビデオからの炎の高さを決定するための参照として機能します。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig5large.jpg" target="_blank"> この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
 6。 フロー設定 注: 風洞は可変速ファンを搭載。風洞実験における気流を以前ファンの速度を調整しています。希望の風の速度を達成するために (Hz) のファンの回転速度が選択されます。現在の実験では風と 1 m/s の風流れのケースを調べたない。
<ol><li>は、スピード コント ローラーで 1 m/s にファン速度を設定します。ファンが正常に動作していることを確認するを有効にします</li>。
	<li>ファンをオフにします。使用できるようになっています 。
	注: 書き込み建物は、作業スペースから煙を避難させている間火災実験を安全に行うに設計されています。誤警報の発生を排除するために実験が行われていることを地元の消防当局に通知します</li>。
	<li>屋根通気口が煙避難のための唯一の可能な出口であることを保障する建物のすべてのドアを閉じる</li>。
	<li>空気の供給をオン ファン床レベルで建物の外から新鮮な空気をもたらす。屋根通気孔を介して煙を避難する排気ファンをオンにします 。
	注: これは低速度、微妙な圧力差により垂直に上昇建物と屋根の開口部の外から大量の空気の流れを確立します</li>。
	<li>各実験の前に周囲の空気の温度と相対湿度を測定する湿球湿度計を使用します</li>。
</ol> 7。点火 (実装する同時に手順 8) 注: 点火プロセスは点火の乗組員メンバーによって次のように行われるべき。2 番目のクルー メンバーが点火中にテスト付近まま勧め安全性が向上します。
<ol><li>指示されたときに ' に火を付ける '、変性エチルアルコールとエクセルシ オールの表面燃料ベッドのリーディング エッジを浸します。点火ゾーンからアルコール ボトルを置き、ブタンのトーチを使用すると、燃料ベッドのリーディング エッジに平行な線で表面燃料ベッドの端に火を付けます。アルコールに浸した燃料は容易に発火として観察される</li>。
	<li>燃料ベッドが点火されて、一度テスト セクションを出るし、トンネルのドアを閉じます。風は、実験のために必要がある場合は風洞のファンをオンにします</li>。
</ol> 8。実験的実行を開始 注: が正しくセットアップされて実験、検証する時にカメラを起動する。
<ol><li>を記録するビデオカメラを有効にします</li>。
	<li>試験番号/コード、日付、および実験構成ビデオ カメラのマイクは、この情報を記録、声を出して話す</li>。
	<li>カチカチいう音によってデータのロギングを開始するコンピューターの乗組員に指示する、" のデータ ・ ログを有効にする " 計測器制御インタ フェースのオプション ( 図 3 d を参照してください i.1)。燃料を点火するため点火人を指示します。一度点火の乗員は、風洞ファンを開始する風の乗組員を指示する風洞実験を終了します。これは実験の開始時間がゼロになります (t = 0) です</li>。
</ol>

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</ol>

著者が明らかに何もありません。

実験を通して高い燃料の質量を測定する能力は、ここで示した手法の主な利点の 1 つでした。シャパラル火災に対処前の研究は、いずれかのみの王冠火開始か広がり、表面が、両方ではなくにのみに焦点を当てています。このような研究は樹冠層の点火の可能性を定量化しているし、今後の作業23のための広がりの研究を残しています。私たちの方法論の質量損失の測定温度分布と低木の王冠に関与する両方の層炎ジオメトリ火点火と広がりが可能です。それは質量減少率からエネルギー流束を直接推論されるの手段を提供します。他の研究では、直接の熱流束を測定の利点は火拡散実験を示しています。フィニーら山火事の熱流束測定のいくつかの例を提示実験34を広めます。このような作業を通じて対流の役割の重要な観測を行うことができましたし、ふく射伝熱再生野火を広めます。ここで紹介する方法は、山火事、茂みに広がるエネルギー動態のベースラインの観測の許可。有益な次のステップは、輻射と対流の熱伝達の特定の貢献の詳細な分析を伴うでしょう。今後の研究の熱フラックスの直接測定を探索することをお勧め...

カリフォルニア州は、2016 年に 6,986 原野火災、564,835 エーカー1、原価計算数百万の損傷のドルを消費し、何百もの人々 の健康を危険にさらすことの合計を経験しました。地方の地中海性気候のためこれらの火災の主要な燃料の源はシャパラル植生地域2です。茂みに延焼は、燃える主燃料は高架3クラウン火と見なすことができます。主にライブの樹冠層との共生、キャストの葉、枝、そしての下で、個々 の低木の間成長する草本植物から成っている死んでいる表面の燃料層です。火はより簡単に死んでいる表面の燃料層で開始されます。地表の火が点火すると、いったん火が火によって放出されるエネルギーが劇的に増加する樹冠層に移行します。シャパラル火災通常深い表面燃料4延焼としてモデル化が、一方、クラウンの火災でシャパラル火災の限られた研究を使用されています。

冠葉粒子形状を含む茂みに特性研究のほとんどが発生した亜寒帯の針葉樹林とは異なります。多数の実験室と野外スケール研究は野火ダイナミクス6,5,7,3,8,9,10 のさまざまな側面を検討しました。 ,11,12。実験のレルム内でいくつかの研究は、風などのパラメーターの影響を検討しているし、チャパラル クラウンの燃料性状火災性状。ロサノ7 , 王冠の特性は火 2 離散クラウン燃料ベッドの存在下で開始。Tachajapongらで3、分離面とクラウン層風洞内焼かれ、地表火が特徴づけられました。唯一クラウン火開始は完全に将来の仕事のための広がりの完全な分析を残して記述されていた。Li et al.11は、単一シャパラル低木火炎の伝播の報告。関連する仕事、クルスらに10,9は、針葉樹の葉表面延焼上の点火を予測するモデルを開発しました。シャパラル燃料の燃焼特性はバルク燃料の実験的研究で検討されている、個々 の葉13,14,,1516。デュピュイら13は、円筒バスケットで燃料の燃焼によってアカマツのカイガンシヨウの針とエクセルシ オールの燃焼特性を検討しました。彼らはこれらの燃料のことを観察、文学17,18以前報告されているように火炎高さが 5 分の 2 のべき乗を介して熱解放率に関連されました。らを太陽します。14カロリー 3 シャパラル燃料の燃焼特性を分析すると同様の円筒バスケットでシャパラル燃料: chamise (Adenostoma fasciculatum)、ソリチャ (ソリチャ crassifolius)、マンザニータ (ウワウルシ glandulosa)。
前述の研究からの結果によって動機付けられて、ここで我々 の目的は表面および低木の王冠の層に広がりを特徴付けるための方法論を提示します。さらに、表面樹冠層の相互作用の程度を決定する重要な特性のいくつかを明らかにしていきます。この目的に高低木燃料の延焼に原野表面燃料燃焼火災の垂直移行を研究する実験手法を開発しました。火災のこれらのタイプは、クラウニング、として知られている低木の王冠に火の翻訳は可能性があります適切な条件の下での持続的な拡散が続きます。一般的には、地形・気象・燃料19によってシャパラル火動作が決まります。風燃料5,3,8,20エネルギー解放率に影響を与えることが示されています。
多孔質燃料における火災延焼は、一連の遷移または成功21を越える必要がありますしきい値として見なすことができます。精力的に、燃料粒子点火する場合正常に酸素と反応するガスの混合物の結果を受信する熱の量。隣接する燃料粒子に点火燃焼粒子から熱場合結果炎が広がります。それは可燃性の燃料要素間のギャップを通過することができる場合、火が地面に します。地表の火の炎が低木および木の王冠に垂直方向に伝搬することができる場合、増加熱解放率を含む火災性状に大きな変化は燃料の可用性の向上による見受けられます。原野火災における熱エネルギー力学非常に大規模なからいくつかのスケールを網羅、必要とする化学スケール速度論的モデルをスケール メガ火災しばしば小さなの気候モデリングを必要とするような。ここでは、研究所風洞スケールの動作モデルを扱うサリバンらなど化学セルロースの燃焼研究、リーダーは呼ばれます22
2001 年以来、様々 な実験、研究室規模エネルギーしきい値23,8,24,25,26,のいくつかを行った27、茂みに関連付けられたライブの燃料に重点を置いています。屋外火災の測定よりリアルな結果が得られます、風洞の制御された環境できます各種のパラメーターの影響を描写。風を制御するたとえば、チャパラル クラウン火災火災イベントの典型的なドライバーのフェーン型風、サンタ ・ アナの風として知られているが南カリフォルニアなどの地域で発生するために特に重要です。ここで説明した方法論のための主要な動機は風の影響を研究するため、シャパラルの他の制御パラメーター延焼この試験、実験室スケールの風洞実験が行われました。リーダーはシルバーニら監督作品にここで示したものと同様28茂みに温度の測定を発生させます。延焼における風の効果をフィールド測定、モランディらをご覧下さい。29
シャパラル燃料の普及に影響を与えるいくつかのパラメーターを実験確率を定量化することで分析されています。火災の高い燃料ベッド8で成功に広がった。現在の実験的研究方法論を含みシャパラル クラウン火を勉強する開発モデル表面の燃料と低速風洞のテスト セクション内のクラウンの燃料によって 。表面の燃料は、エクセルシ オール (乾燥細切り木) でモデル化されます。表面燃料ベッドが標準スケール風洞の地上に置かれて (図 1参照)。クラウンの燃料ベッドを表す、chamise 燃料ベッド上に置かれた表面燃料ベッド風洞フレームにマウントされているプラットフォームから燃料を停止することによって (図 1参照)。温度と質量損失の測定の両方の燃料のベッドがインストルメント化します。炎の幾何学は、実験のビデオ録画から取得されます。測定パラメーターには、質量損失率、含水燃料および空気の相対湿度が含まれます。パラメーター制御された風の存在、表面の燃料とクラウン燃料ベッド間の距離と燃料の表面の存在。測定質量損失率として定義されている熱解放率の計算に使用できます。 
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq1.jpg"> どこh 、 m 、燃料燃焼の熱は、燃料の質量とtは時間。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig1.jpg"> 
図 1: 風洞実験のセットアップ。クラウンの燃料ベッド、表面燃料ベッドおよびトンネルのファンの場所は、便宜上ラベル付けされています。表面燃料ベッドは、標準的なスケール風洞のグランド レベルに配置されます。クラウンの燃料ベッドを表す、chamise 燃料ベッドは、風洞のフレームにマウントされているプラットフォームから燃料を中断することにより表面の燃料のベッドの上に置かれました。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
実験は、チャパラル クラウン火災、特に点火、燃料消費率火炎フロント速度と拡散火炎伝播のメカニズムの動作を理解することに焦点を当てています。地表火とクラウン火の相互作用を研究して適用される風の流れのない表面とクラウンの燃料ベッドの 6 つの構成は、風洞で焼かれている: 王冠燃料だけと風 (2) なしと王冠を区切って燃料ベッドの表面風 (4) と 2 つの距離。6 実験授業と実験構成を表 1にまとめます。テーブル表面燃料ベッド パラメーターを表すかどうか表面燃料実験中に存在していた、風のパラメーターは、風の存在、クラウンの高さとクラウンの燃料ベッドの下と画面の下部との間の距離は、燃料のベッド。含水比は各実験のための測定が管理できません、最小値と最大値 18% から 68% であったに対し、平均燃費含水率は 48%。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>クラス</td>
			<td>表面燃料ベッド</td>
			<td>風</td>
			<td>クラウンの高さ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>欠席</td>
			<td>無風</td>
			<td>60、70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>欠席</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60、70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>現在</td>
			<td>無風</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>現在</td>
			<td>無風</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E</td>
			<td>現在</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td>現在</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表 1: 実験構成します。ここで表面燃料ベッド パラメーターは、かどうか表面燃料実験中に存在していた、風パラメーターは、風の存在、クラウンの高さは、クラウンの燃料ベッドの下と表面燃料ベッドの下間の距離を示します。
電子スケール測定表面燃料質量と我々 は、樹冠層のカスタムの質量損失システムを開発しました。システムは、中断された燃料ベッドの各コーナーに接続されている各ロードセルの成っていた。消費者向けビデオカメラ記録ビジュアル炎;カスタム スクリプトを使用して、視覚的なデータの画像処理には、高さと角度などを含む燃焼特性が生成されます。RGB (赤/緑/青) は照度しきい値のプロセスを通して白黒にコーディングからビデオ フレームを変換するプログラムを開発しました。炎のエッジは、黒と白のビデオ フレームから得られました。最大火炎高さが火炎端の最高点として定義された、瞬時の炎の高さも得られました。イメージ、炎の高さは炎の最大垂直まで燃料ベッドのベースから測定しました。このプロトコル用に設計された計測器制御インタ フェースと同様に、すべての処理コードなされたここで著者によって利用できる、ソフトウェア アクセス サイトを通じて。24 h 内で実験的火傷を行いローカル ライブの燃料を収穫、水分の損失を最小化。熱電対アレイは、普及率の計算を有効にする風向角柱まわりの燃料ベッドの温度を記録します。図 1は、熱電対配置と一緒に燃料ベッド セットアップの図を示します。実験的プロトコルの詳細に従ってください。

<table><tbody><tr><td>風洞計測</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>cDAQ-9178 CompactDAQシャーシ</td><td>National Instruments</td><td>781156-01</td><td></td></tr><tr><td>NI-9213 Cシリーズ温度入力モジュール</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&nbsp;</td><td>最新バージョン、実験に使用した古いバージョン</td></tr><tr><td>高温 Nextel 絶縁熱電対エレメント</td><td>オメガ</td><td>XC-24-K-18</td><td></td></tr><tr><td>ポリビニル被覆ワイヤと錫メッキ銅編組付き熱電対延長ワイヤ</td><td>オメガ</td><td>EXPP-K-24S-TCB-P</td><td></td></tr><tr><td>超高温ミニチュア コネクタ</td><td>オメガ</td><td>SHX-K-M</td><td></td></tr><tr><td>CompuTrac MAX 2000XL&nbsp;</td><td>アリゾナインスツルメンツ</td><td>MAX-2000XL</td><td>生産終了、新しいモデルアウト</td></tr><tr><td>ケストレル3000ポケットウェザーメーター</td>ニー<td>ルセンケラーマン</td><td>0830</td><td></td></tr><tr><td>サトリウスCPA 34001S&nbsp;</td><td>ザルトリウス</td><td>25850314</td><td>生産終了 モデル</td></tr><tr><td>5 Kgマイクロロードセル(X4)</td><td>Robotshop.com</td><td>RB-Phi-118</td><td>ひずみゲージロードセル</td></tr><tr><td>Phidget PhidgetBridge ホイートストンブリッジセンサーインターフェース</td><td>Robotshop.com</td><td>RB-Phi-107</td><td>4つのロードセルとのインターフェースは、信号増幅を行います</td></tr><tr><td>#2 ステンレスS-Biner(X4)</td><td>ホームデポ</td><td>SB2-03-11</td><td>デュアルスプリングゲートカラビナロードセル</td></tr><tr><td>を2インチ取り付けます。可鍛性鉄Cクランプ</td><td>ホームデポ</td><td>#4011</td>ロード<td>セルの取り付けに使用</td></tr><tr><td>名前</td><td>会社</td><td>カタログ番号</td><td>コメント</td></tr><tr><td>個人用保護具</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ワイルドランド消防士ノーメックスシャツ</td><td>GSAアドバンテージ</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>カタログ番号</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Fuels</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chamise</td><td>その場で</td><td>収集N / A</td><td></td></tr><tr><td>ナチュラルシュレッドウッドエクセルシオール&ndash;自然な粗い50のlbsの保釈</td><td>ペーパーマート</td><td>21-711-88</td><td></td></tr><tr><td>Bernzomatic UL100基本的なプロパンのトーチのキット</td><td>のホームデポ</td><td>UL100KC</td><td></td></tr><tr><td>イソプロピルアルコール</td><td>コンビニエンスストア</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>名前</td><td>strongCompany</td><td>カタログ番号</strong<></td><td>strong>コメント</td></tr><tr><td>ビデオと写真</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nikon D3000 10.2 MP デジタル一眼レフカメラ、DXフォーマットセンサーと3x 18x55mm Zoon-NIKKOR VR手ぶれ補正レンズ付き</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ソニーハンディカムカムカムカメラ DCR-SX85</td><td>Amazon.com</td><td>DCR-SX85</td><td></td></tr><tr><td>名前</td><td>会社名</strong</td><td>>カタログ番号</td><td>コメント</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>計測器制御およびインタフェースに使用</td></tr><tr><td>MATLAB Student Version (MATLAB_R2014a)</td><td>Mathworks</td><td>Student Version&nbsp;</td><td>画像処理を含むデータの後処理に使用</td></tr></tbody></table>

風洞実験によるシャパラル クラウン火災を検討

Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires

この議定書は、シャパラル クラウン発火と広がりを研究するように設計研究室手法を提案します。燃料の 2 つの異なる層が茂みに表面とクラウンの燃料を表すため建設された低速度火災風洞実験を行った。Chamise、一般的な茂みの低木は、ライブの樹冠層で構成されています。死んだ燃料表面層は、エクセルシ オール (千切り木) で構成しました。質量損失、温度を測定し、両方の燃料層高さを炎に方法論を開発しました。熱電対は、各レイヤーの推定温度に配置されます。ビデオカメラは、目に見える炎を捕獲しました。デジタル画像の後処理には、高さと炎の傾きを含む燃焼特性が得られました。自社開発したカスタム クラウン質量損失計測器は、焼跡の間に樹冠層の質量の進化を測定しました。質量の損失と温度トレンド マッチ技術理論と他の経験的な研究を用いて本研究では詳細な実験手順と装置に関する情報を提案します。燃料質量損失率と燃料のベッドの下に温度の代表的な結果も含まれ、説明。

クラウンと表面の炎の高さデータは、ビデオのデータから得られました。実験のための典型的な火炎高さ動向を図 6に示します。火炎高さ挙動続いて太陽らで発見14
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig6.jpg"> 
図 6: クラウン炎の高さを推定します。ここでU = 1 m/s、表面王冠分離d = 70 cm。これは、代表的な E 級実験に対応します。炎の高さは、実験ビデオから画像を処理することによって取得されます。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig6large.jp...

このプロトコルでは、チャパラル低木の天蓋を地面から火の遷移を学習する風洞実験について説明します。

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

この方法論の全体的な目標は、チャパラルクラウン火災における表面クラウン層の相互作用の程度を決定する主要な特性のいくつかを明らかにすることです。この方法は、クラウン層への正常な移行と広がりを決定する条件など、荒野の火災フィールドにおける重要な質問に答えるのに役立つ可能性があります。この手法の主な利点は、表面燃料層とクラウン燃料層の両方の温度の質量損失を測定できることです。まず、クランプネジ端のピンホールにデュアルスプリングゲートカラビナを取り付けて、4つのCクランプを変更します。これらのカラビナを使用して、クラウン燃料ベッドを吊り下げます。異なるCクランプのセットを使用して、各ロードストリングゲージセルを風洞フレームの上部に取り付けます。次に、変更されたCクランプを、カラビナを垂らした状態でひずみゲージセルの自由端に取り付けます。チェーンを使用して、クラウン燃料ベッドのプラットフォームをカラビナに接続します。彼らのワイヤーをデータ取得に使用される雑草石橋に接続します。ロードセルを、防火シェルターに使用されるような断熱材で覆います。キャリブレーション定数Aを取得するには、精密ウェイトを最初のロードセルにフックします。入力番号フィールドを使用して、ロードセルゲインを128に設定します。これは、デバイスで許可されている最大値に対応します。次に、出力 0 の重みに応じて出力される信号を読み取ります。次に、ウェイトのフックを外して、無負荷信号を生成します。インストゥルメントインターフェースに表示される新しい値を読み取ります。ここに示す式に基づいてキャリブレーション定数を計算します。次に、コントローラーインターフェースで、各センサーのチャネルM値に値を入力して、オフセット値Bを見つける A.To、すべてのウェイトを削除し、出力キャリブレーションされたGボックスの値を読み取り、この値に負の1を掛けます。結果の数値は定数であり、B.この数値を加算チャネルゼロAボックスに入力します。システムの一部である各ロードセルについて、これらのキャリブレーション手順を繰り返します。燃やすために集めた燃料の山から、1パイントの燃料ボトルを3〜4本集めます。CountrymanとDeanが説明した手順に従って、サンプルをオーブンで乾燥させ、適切な燃料水分含有量を取得します。準備ができたら、最近収穫したシャミーズの束から個々の枝を切り取り、死んだ材料と直径4分の1インチを超える枝の材料を取り除きます。残りの生きた燃料材料を容器に入れて計量します。トリミングしたシャミーズを2キログラム、エクセルシオールを0.5キログラムを電子スケールで選びます。次に、0.5キログラムのエクセルシオールを風力ファンネルの床の表面燃料床に置き、かさ密度ができるだけ均一になるようにします。次に、引き離して圧縮されたエクセルシオールを毛羽立たせ、かさ密度を下げて焦げやすくします。2キログラムのトリミングされたシャミーズをロードセルからぶら下がっているプラットフォームにロードして、高架燃料ベッドを作成します。シャミーズの枝をプラットフォーム全体に均等に広げて、均一な燃料床を作り出します。16個の熱電対のアレイを0.9秒の応答時間でデータロガーに接続します。6つの熱電対を20cm離してクラウン燃料層に挿入し、枝との接触を避けます。次に、10個の熱電対を表面の燃料層に挿入します。これらの表面燃料熱電対を10cm離して置き、熱電対が分岐に接触しないようにします。熱電対制御ソフトウェアインターフェースのスタートボタンをクリックして、データロギングをアクティブにします。風洞の窓の上に10センチ間隔で赤いマークが付いた視覚参照ターゲットを取り付けます。次に、写真データ収集用のカメラを配置します。ウィンドファンネルテストエリアに焦点を合わせ、カメラのフォーカスを調整して、垂直基準ターゲット全体と燃料床エリアをキャプチャするようにします。次に、ユニバーサルカメラウォールマウントを壁に取り付けてビデオカメラをセットアップし、風漏斗テストセクションの全景を提供します。次に、スピードコントローラーで風洞のファン速度を毎秒1メートルに設定します。次に、ファンを短時間オンにして、ファンが正常に機能していることを確認します。建物内のすべてのドアを閉めて、屋根の通気口が煙の排出のための唯一の可能な出口であることを確認します。次に、給気ファンをONにして建物の外から新鮮な空気を4階から取り込むとともに、排気ファンをONにして屋上の通気口から煙を排出します。各実験の前に、湿球湿度計を使用して、周囲空気の相対湿度と温度を測定します。ビデオカメラの電源を入れて実験を記録します。次に、実験番号またはコード、日付、実験構成を声に出して話し、ビデオカメラのマイクがこの情報を記録するようにします。次に、計器制御インターフェースでデータロギングを有効にするオプションにチェックを入れて、データロギングを開始するようにコンピュータークルーに指示します。燃やす前に、すべての建物のドアが閉まっていることを確認してください。燃料床に点火したら、テストセクションから出てトンネルのドアを閉めます。点火するように指示されたら、エクセルシオール表面燃料床の前縁を変性エチルアルコールに浸し、アルコールボトルを発火ゾーンから離して置きます。ブタントーチを使用して、表面燃料ベッドの端を燃料ベッドの前縁に平行な線で点火します。実験に風が必要な場合は、風洞ファンをONにしてください。書き込みは、セットアップと条件によって異なりますが、その全期間を記録します。ビデオデータを使用して、クラウンと表面の炎の高さのデータを取得しました。ここに示すデータは、風を含む実験を表しています。これらのタイプの実験では、炎は小さく始まり、燃料床の中央付近で大きくなり、炎が燃料床の端に近づくにつれて時間とともに減衰します。ひずみゲージを利用することで、燃料消費率を決定し、燃焼全体の質量損失の推移を示すことができます。ここには、表面層とクラウン層の両方の質量損失の割合と、合計燃焼時間の割合が示されています。風は、表面燃料層とクラウン燃料層の両方の質量損失率を増加させます。無風ケースは燃焼が完了するまでに平均4分半かかり、1秒あたり1メートルの風ケースは燃焼するのにわずか2分半かかりました。このテクニックを習得すると、適切に実行すれば30〜40分で完了できます。この手順を試みている間は、クラウンフィールド質量損失装置を適切に校正し、クラウンフィールドをトリミングして直径が4分の1インチ以下になるように覚えておくことが重要です。この手順の方法論と使用に従って、輻射熱伝達に関する追加の質問に答えるために実行できます。このビデオを見れば、チャパラルクラウン火災における表面層とクラウン層の相互作用を決定する主要なパラメータの測定方法について十分に理解できるはずです。風力漏斗スケールでの火の取り扱いは非常に危険です。実験を行う際には、耐火服や保護メガネなどの個人用保護具を着用するなどの予防措置を講じる必要があります。

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Research

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Engineering

工学

蒸発で大気の強制力の影響を研究するために、小さな空調風洞にインタフェース土壌タンクの設計と建設のためのプロトコルを提示します。土壌タンクと風洞の両方が環境条件のその場測定の連続のためのセンサー技術が装備されています。...

蒸発させる上で大気強制力の影響を探る：大気境界層と浅い地下の実験的インテグレーション

私たちは、定常層流境界層拡散炎の局所的な温度勾配を推定するためのマイクロ熱電対の使用について説明します。レイノルズアナロジーの拡張により、局所的な温度勾配をさらに使用して、そのような炎の局所的な質量燃焼速度と熱流束を高精度で推定できます。...

定常流境界層の拡散火炎における局所熱フラックスとバーニング料金の推定のための実験的方法論

マイクロ管状火炎補助燃料電池用燃焼特性とモデル燃料開発

ここでは、変更された煙流動の可視化手法を使用してデルタ翼に渦の非定常流れを観察し、前縁渦内訳場所の振動のメカニズムを調査するためのプロトコルを提案する.

流れ可視化手法によるデルタ翼上の流れ構造に関する実験的研究

ここでは、エアカーテンを装備した場所ベースの移動式熱分解ユニットを使用して、バイオ炭を連続的に生成する方法を説明します。この技術により、オープンスラッシュパイルの燃焼の必要性が減り、排出量が削減され、土壌への影響が少なくなります。このプロトコールには、部位の選択、ローディング、およびクエンチングに関するガイドラインが含まれています。...

トレーラー搭載型エアカーテンバーナーによるバイオ炭の林内連続生産

白色光干渉顕微鏡は、表面のトポグラフィーを測定するための光学、非接触で迅速な方法です。材料科学にイオンビームスパッタ法やレーザーアブレーション量や深さを決定するために、それはメソッドが着用トライボロジー試験試料に傷が分析され、機械的な摩耗の解析に向けてどのように適用できるかを示しています。...

白色光干渉法による表面改質のキャラクタリゼーション：イオンスパッタリング、レーザーアブレーション法、およびトライボロジー実験における応用

非ニュートン流体の落下衝撃異なる物理パラメータは非常に短い時間（ミリ秒の10分の1以下）を介して動力学に影響を与えるため、複雑なプロセスである。速いイメージング技術は、異なる非ニュートン流体の衝撃挙動を特徴付けるために導入される。...

非ニュートン流体の落下衝撃ダイナミクスを研究するための高速撮像法

質量分析による全ての種のオンライン分析を実験室規模の炎からのガスサンプリングは、燃焼プロセス中に発生する化学化合物の複合混合物を調査するための強力な方法である。シンクロトロンで生成された真空紫外光を経由して調整可能なソフトなイオン化と相まって、この技術は異性分解情報と、潜在的にフラグメントフリーマススペクトルを提供します。...

先進ライトソースで難実験：すす生成プロセスに新たな洞察

不規則構造は、機能的な欠陥設計でフォトニックバンドギャップとこれまでにない自由を形成するための新しいメカニズムを提供します。無秩序システムの計算上の課題を回避するために、私たちはPBG材料の新しいクラスのモジュラー巨視的サンプルを構築し、容易かつ安価に、彼らのスケール不変フォトニック特性を特徴付けるためにマイクロ波を使用しています。...

乱れたフォトニックバンドギャップ材料のフォトニック特性を研究するためにマイクロ波誘電体固体の巨視的サンプルの使用

私たちは、超音波の摩耗と摩擦の減少が線速度、接触圧力、および表面特性に依存することを調査するために、圧電アシストトライボメータと光学プロファイロメータを使用するためのプロトコルを提示します。...

圧電支援摩擦計と光プロフィルを用いた超音波潤滑の実験

学ぼう、シャパラル植生の地表火から樹冠火への移行メカニズムを風洞実験で解明する手法。質量減少と温度変化を同時計測し、山火事の挙動理解と防災戦略への貢献を目指す。

風洞実験によるシャパラルクラウン火災を検討

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