Моделирование верхового пожара в результате потока горящих и тлеющих частиц

1- Томский государственный университет, 2 - Институт оптики атмосферы СО РАН

Полунатурные эксперименты по моделированию возникновения верхового пожара проводились 30 апреля и 5 мая 2022 года на территории Базового экспериментального комплекса (БЭК) ИОА СО РАН [1]. Размеры экспериментальных площадок составляли: 4×10 м.

Температура воздуха, относительная влажность и атмосферное давление контролировались при помощи двух метеостанций (ультразвуковая метеостанция АМК-03). Температура воздуха T варьировалась в пределах 275-278 К. Относительная влажность воздуха j изменялась 42–44 %. Атмосферное давление Р_е – 713–730 мм рт. ст. Скорость ветра изменялась в диапазоне 1-6 м/с. Влагосодержание растительных горючих материалов составило W=5,6±0,1 %. Запас РГМ на экспериментальной площадке изменялся в пределах 0,476–0,563 кг/м². Поле температур во фронте пожара и структура пламени контролировались при помощи инфракрасной камеры JADE J530SB с частотой съемки 50 кадров/сек в узком спектральном интервале 2,5-2,7 мкм [1]. 

Экспериментальная площадка представляла собой «разгонный участок» низового пожара 1, участок подроста и кустарников 2, модельный полог леса 3. Зоны 2 и 3 реконструировались из подроста и сосен, которые были заранее заготовлены при рубках ухода на территории томских лесничеств. Максимальная высота деревьев в реконструированном пологе леса не превышала 4,5 м. Источником зажигания являлся поток горящих частиц, формируемый установкой «Генератор горящих и тлеющих частиц» [2].

В результате проведения экспериментов получен набор экспериментальных данных о структуре пламени в ИК-диапазоне, а также механизма возникновения верхового пожара в результате потока горящих и тлеющих частиц. Определено, что для возникновения верхового пожара с естественным влагосодержанием необходимо наличие низового пожара, а возникновение верхового пожара на сухостое может происходить без сопутствующего низового пожара. Этот факт следует учитывать при формировании оценки пожарной опасности на территориях, где уже был в текущем пожароопасном периоде низовой пожар.

Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда (проект № 20-71-10068).

1.Loboda, E.; Kasymov, D.; Agafontsev, M.; Reyno, V.; Lutsenko, A.; Staroseltseva, A.; Perminov, V.; Martynov, P.; Loboda, Y.; Orlov, K. Crown Fire Modeling and Its Effect on Atmospheric Characteristics. Atmosphere 2022, 13, 1982. https://doi.org/10.3390/atmos13121982

2.Касымов Д.П., Перминов В.В., Фильков А.И., Агафонцев М.В., Рейно В.В., Гордеев Е.В. Генератор горящих и тлеющих частиц / Пат. 183063 РФ опубл. 07.09.2018. 

Денис Петрович Касымов

• Подробнее...

Эволюция тепловых потоков при газодинамическом и плазменном воздействии на стенки канала

МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет

В настоящее время необходимость получения данных для прогнозирования нагрева поверхностей летательных аппаратов, движущихся с высокими скоростями в условиях неравновесного тепло- и массообмена, является актуальной задачей. Исследуются различные механизмы подвода энергии, в том числе, с малыми характерными временами (менее характерных времен теплопроводности): нагрев стенок тепловыми потоками при ударно-волновых процессах и внешний подвод тепла при инициировании плазмы импульсного разряда.

В работе представлены результаты экспериментальных исследований тепловых полей от стенок канала разрядной секции ударной трубы по мере эволюции нестационарного газодинамического потока в канале. На нижней стенке канала установлено прямоугольное препятствие (между боковыми окнами), влияющее на картину поля течения и на перераспределение плазмы инициируемого в набегающем потоке разряда. Через ИК-прозрачные боковые стенки разрядной секции ведется термографическая и теневая высокоскоростная покадровая визуализация сверхзвукового и трансзвукового потока в прямоугольном канале с профилированной нижней стенкой, а также газодинамических и тепловых процессов, связанных с инициированием импульсного наносекундного поверхностного разряда.

Получены данные теневой высокоскоростной покадровой съемки дифракции падающей ударной волны, установления сверхзвукового обтекания прямоугольного препятствия на нижней стенке канала, эволюции возникающей в результате инициирования разряда ударной волны, распространяющейся от области локализации плазмы. Проведено сравнение с тепловыми полями, формирующимися в результате взаимодействия набегающего высокоскоростного потока со стенками канала (газодинамический нагрев) и импульсного плазменного нагрева.

Покадровая инфракрасная съемка: длительный газодинамический нагрев стенок в наветренной зоне (1-4) и интенсивное тепловое излучение от нагретой плазмой области (3)

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 23-19-0096.

Елизавета Андреевна Карнозова

• Подробнее...