Influences of free-stream turbulence and char-layer porosity on the drag on windborne firebrands
Notice bibliographique
Résumé
A better understanding of the mechanisms that cause or affect the propagation of forest fires is essential for their effective mitigation and control. One such mechanism is spotting, in which burning leaves, branches, and other debris, termed firebrands, are transported away from the main fire by the prevailing wind and ignite new fires. Spotting has been investigated in several experimental and numerical studies. However, the influences of free-stream turbulence and char-layer porosity on the trajectories of windborne firebrands have not been accounted for in these past studies. In this work, wind tunnel experiments were conducted to quantify the effects of free-stream turbulence intensity and char-layer porosity on the drag on stationary non-burning cylinders. A wind tunnel was set up to conduct the experiments, and the flow in its test section was characterized. A combination of passive and active grids was used to generate turbulence intensities of 1.7%, 2.7%, and 12.4% (with no grid installed, the background turbulence intensity was 0.4%). The porous char-layer was mimicked by wrapping wire meshes around the cylinders, with three values of pores per inch (10, 20, and 40) and wrapped to three different thicknesses (1/16", 1/8", and 1/4"). The drag on one smooth cylinder and nine cylinders with porous outer layers (1" diameter, 11.75" length exposed to air flow) was measured for Reynolds number in the range 7000 to 17000, at the aforementioned four turbulence intensities. The results showed that i) the free-stream turbulence intensity and pores per inch of the wire meshes affect the way in which the drag coefficient changes with Reynolds number; ii) the drag coefficient increases with free-stream turbulence intensity when it is relatively low (0.4%-2.7%), then decreases at high turbulence intensity (12.4%), and this decrease is more pronounced as the number of pores per inch is increased; iii) the drag coefficient increases with the thickness of the porous layer, and asymptotes to an effectively constant value after a critical thickness of about 1/8"; and iv) the drag coefficient exhibits a non-monotonic dependence on the number of pores per inch of the wire mesh. These results demonstrate the importance of accounting for the free-stream turbulence intensity and the char-layer (porosity and depth) when modelling the drag on windborne firebrands. It is hoped that this work will eventually lead to a better understanding of the spread of forest fires by spotting, allow more accurate predictions of it, and thus enable better forest-fire prevention and suppression strategies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».