@ 2015.07.23 , 14:10

热对流有话说:山火往哪烧都怪我

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美国农业部林务署、马里兰大学和肯塔基大学组成的联合科研团队的科学家最近发布一项研究,提出了关于山火传播模式的新证据,无论是对消防员的生命安全还是对降低燃料危害都很可能有巨大影响。发表在《美国国家科学院院刊》上的研究着重展示了火焰动力学是如何产生热对流,这些热对流的传播又是如何控制山火的扩散。

研究人员由10名科学家组成,以前研究人员着眼的都是热辐射,关于热对流和热辐射对火焰蔓延和扩散的各自作用科学家知之甚少,大多数假设都认为控制火势蔓延的,应该是热辐射。

然而最新研究发现光是热辐射产生的热量净速率还不足以推动火势蔓延,因为细微的燃料颗粒,也就是构成荒地上植被的颗粒在没有接触到火焰之前,对流对其产生的冷却效果非常明显。

研究中如是说道:“如果热辐射本身不足以导致火势的蔓延,那么一定是对流的原因。”研究在美国农业部林业署落基山研究站的带领下对火焰动力学进行了研究。

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研究人员使用了马里兰大学米苏拉火焰科学实验室的专门燃烧房和风洞。研究室发现的结果和规模更大的大型山火的火焰蔓延模式相同。研究人员还进行了户外实验并在指定区域进行燃烧。实验还发现了火焰的涡流和火焰气体浮力带来的火焰不稳定性迫使火焰想燃料床下压,并早于火焰向前移动寻找还没有烧过的燃烧质(草、灌木等等)。

该技术帮助科学家找到了密集燃烧质燃烧过程中热传递的详细发生机制,而传统的热电偶温度技术对于测量转瞬即逝的温度分布状况只能束手无策。

研究获得的信息可能对下列方面具有重要影响:

1 知道了山火的运动模式,可以提前预测山火的运动趋势,通过提供该方面的培训,消防员的安全能够得到保障。
2 山火蔓延模式的物理原理被简化,预测模型将更加精准。
3 通过准确建模和清楚画出将要被燃烧的燃料质,可以减轻燃料造成的危害。

本文译自 PHYS,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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