Eksperymenty w tunelu aerodynamicznym w celu zbadania pożarów korony Chaparral

Ogólnym celem tej metodologii jest wyjaśnienie niektórych kluczowych cech, które decydują o stopniu interakcji powierzchniowej warstwy korony w pożarach koron chaparral. Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące pożarów na terenach dzikich, takie jak warunki decydujące o pomyślnym przejściu i rozprzestrzenianiu się na warstwę korony. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia ona pomiar ubytku masy w temperaturze zarówno dla powierzchniowej warstwy paliwa, jak i warstwy paliwa korony.

Aby rozpocząć, zmodyfikuj cztery zaciski C, mocując karabinki z podwójną sprężyną przez otwór na końcu zaciskowej. Użyj tych karabińczyków, aby zawiesić złoże paliwa korony. Używając innego zestawu zacisków C, przymocuj każdą komórkę miernika sznurka obciążenia do górnej części ramy tunelu aerodynamicznego.

Następnie przymocuj zmodyfikowane zaciski C do wolnego końca komórek tensometrycznych ze zwisającymi karabinkami. Użyj łańcuchów, aby połączyć platformę łoża paliwa korony z karabinkiem. Podłącz ich przewody do mostu z kamienia chwastów, który będzie używany do pozyskiwania danych.

Przykryj ogniwa obciążnikowe materiałem przeciwpożarowym, takim jak ten używany w schronach przeciwpożarowych. Aby uzyskać stałą kalibracji A, należy zaczepić precyzyjne wzorce masy do pierwszego czujnika wagowego. Ustaw wzmocnienie ogniwa obciążnikowego na 128 za pomocą pola numeru wejściowego.

Odpowiada to maksymalnej wartości dozwolonej przez urządzenie. Następnie odczytaj sygnał wyjściowy w odpowiedzi na wagę na wyjściu zero. Następnie odczep ciężarek, aby wytworzyć sygnał braku obciążenia.

Odczytaj nową wartość wyświetlaną w interfejsie przyrządu. Oblicz stałą kalibracji na podstawie równania pokazanego tutaj. Następnie w interfejsie sterownika uzupełnij wartość kanału M dla każdego czujnika wartością A.To znajdź wartość przesunięcia, B, usuń wszystkie ciężary, odczytaj wartość w skalibrowanej skrzynce G wyjść i pomnóż tę wartość przez ujemną.

Wynikowa liczba jest stałą, B. Wpisz tę liczbę w polu dodawania kanału zero A. Powtórz te kroki kalibracji dla każdego czujnika wagowego, który jest częścią systemu. Ze stosu paliwa zebranego do spalenia zbierz trzy do czterech jednolitrowych butelek paliwa.

Postępując zgodnie z procedurami opisanymi przez Countrymana i Deana, wysusz próbki w piecu, aby uzyskać odpowiednią zawartość wilgoci w paliwie. Gdy będziesz gotowy, przytnij poszczególne gałęzie z wiązki niedawno zebranych chamise, aby usunąć martwy materiał i materiał gałęzi o średnicy większej niż ćwierć cala. Umieść pozostały żywy materiał opałowy w pojemniku do zważenia.

Wybierz dwa kilogramy przyciętej chamiki i 0,5 kilograma excelsiora za pomocą wagi elektronicznej. Następnie umieść 0,5 kilograma excelsiora na powierzchniowym złożu paliwa na dnie komina wiatrowego, upewniając się, że gęstość nasypowa jest jak najbardziej jednolita. Następnie rozsuń na strzępy, aby spulchnić zagęszczony excelsior i zmniejszyć jego gęstość nasypową, aby łatwo się przypalił.

Załaduj dwa kilogramy przyciętego chamise na platformę zwisającą z ogniw obciążnikowych, aby utworzyć podwyższone łoże paliwowe. Równomiernie rozłóż gałęzie chamise na całej platformie, aby uzyskać jednolite złoże paliwa. Podłącz zestaw 16 termopar do rejestratora danych o czasie reakcji 0,9 sekundy.

Włóż sześć termopar do warstwy paliwa korony w odległości 20 centymetrów od siebie, unikając kontaktu z gałęziami. Następnie włóż 10 termopar do powierzchniowej warstwy paliwa. Umieść te powierzchniowe termopary paliwa w odległości 10 centymetrów od siebie i unikaj kontaktu termopar z gałęziami.

Aktywuj rejestrowanie danych, klikając przycisk start w interfejsie oprogramowania sterującego termoparą. Zamontuj wizualny cel referencyjny z czerwonymi znacznikami w odstępach 10 centymetrów nad oknem tunelu aerodynamicznego. Następnie umieść aparaty do zbierania danych fotograficznych.

Skupiając się na obszarze testowym lejka wiatrowego, dostosuj ostrość kamery tak, aby uchwycić cały pionowy cel odniesienia, a także obszar złoża paliwa. Następnie skonfiguruj kamerę wideo, montując ją za pomocą uniwersalnego uchwytu ściennego kamery na ścianie, aby zapewnić pełny widok sekcji testowej lejka wiatrowego. Następnie ustaw prędkość wentylatora tunelu aerodynamicznego na jeden metr na sekundę na regulatorze prędkości.

Następnie na krótko włącz wentylator, aby upewnić się, że działa prawidłowo. Zamknij wszystkie drzwi w budynku, aby upewnić się, że wywietrzniki dachowe są jedynym możliwym wyjściem do odprowadzania dymu. Następnie włącz wentylatory nawiewne, aby doprowadzać świeże powietrze z zewnątrz budynku na czterech poziomach i włącz wentylatory wyciągowe, aby odprowadzić dym przez otwory wentylacyjne w dachu.

Przed każdym eksperymentem użyj higrometru mokrego termometru, aby zmierzyć wilgotność względną i temperaturę otaczającego powietrza. Włącz kamerę wideo, aby nagrać eksperyment. Następnie wypowiedz na głos numer lub kod eksperymentu, datę i konfigurację eksperymentu, aby mikrofon w kamerze wideo zarejestrował te informacje.

Następnie poinstruuj załogę komputerową, aby rozpoczęła rejestrowanie danych, zaznaczając opcję włącz rejestrowanie danych w interfejsie sterowania instrumentem. Przed spaleniem upewnij się, że wszystkie drzwi budynku są zamknięte. Po zapaleniu łoża paliwowego wyjdź z sekcji testowej i zamknij drzwi tunelu.

Po otrzymaniu instrukcji zapłonu namocz krawędź natarcia powierzchniowego łoża paliwa excelsior denaturatem alkoholu etylowego, a następnie umieść butelkę z alkoholem z dala od strefy zapłonu. Za pomocą palnika butanowego zapal koniec powierzchniowego łoża paliwa w linii równoległej do krawędzi natarcia złoża paliwa. Jeśli do eksperymentu wymagany jest wiatr, włącz wentylator tunelu aerodynamicznego.

Nagrywaj spalanie przez cały czas jego trwania, który różni się w zależności od konfiguracji i warunków. Korzystając z danych wideo, uzyskano dane dotyczące wysokości płomienia korony i powierzchni. Przedstawione tutaj dane reprezentują eksperyment, który obejmuje wiatr.

W tego typu eksperymentach płomień zaczyna się od małego, rośnie w pobliżu środka złoża paliwa i zanika z czasem, gdy płomienie zbliżają się do końca złoża paliwa. Wykorzystując tensometry, można określić wskaźniki zużycia paliwa i pokazać ewolucję ubytku masy podczas całego spalania. Procentowy ubytek masy zarówno dla warstwy powierzchni, jak i korony jest pokazany w porównaniu z procentem całkowitego czasu spalania.

Wiatr zwiększa tempo utraty masy zarówno powierzchniowej, jak i koronowej warstwy paliwa. Skrzynie bez wiatru paliły się średnio cztery i pół minuty do ukończenia, a obudowa z wiatrem o długości jednego metra na sekundę potrzebowała tylko dwóch i pół minuty, aby się spalić. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu 30 do 40 minut, jeśli zostanie wykonana prawidłowo.

Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać o prawidłowej kalibracji przyrządu do utraty masy pola korony i przycięciu pól korony tak, aby miały średnicę równą lub mniejszą niż ćwierć cala. Metodologia i zastosowanie tej procedury mogą być przeprowadzone w celu uzyskania odpowiedzi na dodatkowe pytania dotyczące radiacyjnej wymiany ciepła. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak mierzyć niektóre z kluczowych parametrów, które dyktują interakcję powierzchni i warstwy korony w pożarach koron chaparral.

Praca z ogniem w skalach wiatrowych może być bardzo niebezpieczna. Podczas wykonywania eksperymentów należy podjąć środki ostrożności, takie jak noszenie środków ochrony osobistej, w tym odzieży ognioodpornej i okularów ochronnych.