燃烧和燃烧盘木粒子在外部辐射:自燃和尺寸效应gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

由于气候变化,地球生态系统会更频繁的火灾,火灾持续时间更长,严重威胁经济,社会和环境,特别是在荒地和城市分界面上(WUI)(人口稠密gydF4y2Ba刘et al ., 2010gydF4y2Ba;gydF4y2Ba莫里茨et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2Ba托莱多et al ., 2018gydF4y2Ba;gydF4y2Ba林et al ., 2019 agydF4y2Ba)。Mega-scale野火很难预测和控制,他们可能会造成巨大的人员伤亡和财产损失,例如在加州,澳大利亚,欧洲和南。因为野火的蔓延是一个连续点火过程的结果(gydF4y2Ba威廉姆斯,1982gydF4y2Ba),它是至关重要的理解荒地的点火燃料粒子预测火灾发展和优化应急响应。gydF4y2Ba

荒地燃料的点火涉及复杂的物理化学过程的固体和气体阶段,它取决于燃料属性,例如,密度、类型、水分和导热系数(gydF4y2Ba希姆斯和法律1967gydF4y2Ba;gydF4y2Ba威臣et al ., 1971gydF4y2Ba;gydF4y2Ba毕尔巴鄂et al ., 2001gydF4y2Ba),和配置,例如,大小和形状(gydF4y2BaSaastamoinen et al ., 2000gydF4y2Ba;gydF4y2Ba摩et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2Ba林et al ., 2019 agydF4y2Ba)。小燃料粒子,如灌木、嫩枝、树皮、枯枝落叶层,构成绝大多数荒地燃料装载,所以小颗粒的点火野火风险和危害(密切相关gydF4y2BaMoghtaderi et al ., 1997gydF4y2Ba;gydF4y2Ba麦卡利斯特2013gydF4y2Ba;gydF4y2Ba芬尼et al ., 2015gydF4y2Ba;gydF4y2Ba林et al ., 2019 agydF4y2Ba)。最近的辩论点火机制(gydF4y2Ba芬尼et al ., 2013gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2015年gydF4y2Ba)建议直接接触火焰的燃烧的点火过程中发挥了主导作用,燃料颗粒小,补偿Rothermel的辐射点火理论(gydF4y2BaRothermel 1972gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

几乎所有的荒地燃料可以维持燃烧的形式和阴燃火灾(gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba),比如松树针床(gydF4y2Ba王et al ., 2017 agydF4y2Ba)、树皮和树枝(gydF4y2Ba沙利文et al ., 2018gydF4y2Ba),地面垃圾层(gydF4y2Ba王et al ., 2017 bgydF4y2Ba)和地下土壤有机(gydF4y2Ba林et al ., 2019 bgydF4y2Ba)。燃烧的火是持续的氧化热解气体在气相(gydF4y2BaQuintiere 2006gydF4y2Ba)。阴燃由字符在固相氧化,所以它是缓慢的,低温,无焰,最持久(gydF4y2Ba控制,2014gydF4y2Ba)。的点火燃烧不需要飞行员来源,所以它也是一种自燃或自燃。燃烧和阴燃火可以过渡到对方在特定条件下(gydF4y2BaSantoso et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba黄和高2020gydF4y2Ba;gydF4y2Ba林et al ., 2021gydF4y2Ba)。见gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba可以驾驶,火焰直接接触火焰附近(gydF4y2Ba芬尼et al ., 2015gydF4y2Ba热羽流(内)或自燃gydF4y2Ba麦卡利斯特et al ., 2012gydF4y2Ba;gydF4y2Ba麦卡利斯特和芬尼2017gydF4y2Ba)。同时,火焰可以从阴燃火,即smoldering-to-flaming(31)过渡。驾驶燃烧的点火相比,阴燃点火不需要飞行员来源。此外,强化对流冷却,从而防止辐射(下燃烧的点火gydF4y2Ba芬尼et al ., 2013gydF4y2Ba),还可以促进和加强燃通过增加氧气供应(gydF4y2Ba王et al ., 2016gydF4y2Ba)。换句话说,为燃烧的点火燃烧提供了另一种捷径没有火焰直接接触,但它需要进一步核实下具体的燃料和环境条件。gydF4y2Ba

荒地燃料的形状可能立方,圆柱形、球形、圆盘状或不规则(gydF4y2BaPaulrud和尼尔森2004gydF4y2Ba;gydF4y2Ba郭和恒生指数2005gydF4y2Ba;gydF4y2Ba林et al ., 2019 agydF4y2Ba)。燃料的大小也有一个范围广泛,从mm-scale细叶和针(gydF4y2Ba麦卡利斯特et al ., 2012gydF4y2Ba)cm-scale小树枝,灌木和火把(gydF4y2BaManzello et al ., 2008gydF4y2Ba;gydF4y2BaManzello et al ., 2020gydF4y2Ba)dm-scale树干和m-scale土壤层(gydF4y2Ba黄和控制,2017年gydF4y2Ba)。大多数研究文献集中在燃烧和燃点火平木材样本的局限性在外部照射(gydF4y2BaBoonmee Quintiere 2002gydF4y2Ba;gydF4y2Ba杨et al ., 2011gydF4y2Ba)。然而,燃料的形状和大小的影响也很重要。gydF4y2Ba原田(2002)gydF4y2Ba指出,样品厚度不影响燃烧的点火延迟时间,但质量损失速率的影响。gydF4y2Ba芬尼et al。(2015)gydF4y2Ba透露,fine-sized燃料颗粒,对流冷却主导辐射供暖,而对流加热gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba接触火焰和高温气体燃烧的点火控制。gydF4y2Ba林et al。(2019)gydF4y2Ba显示,燃料的大小和布置对流冷却和外部辐射下驾驶燃烧的点火。gydF4y2BaAtreya et al。(2017)gydF4y2Ba还指出,名义尺寸(即。,年代我ze and shape) have a significant effect on the pyrolysis duration and the remaining char mass. To the best of the authors’ knowledge, very limited research was available on the smoldering and flaming autoignition and burning behaviors of small wildland fuel particles and the effect of particle size; thus, there is a big knowledge gap.

在这部作品中,阴燃点火的圆盘形的硬木粒子研究不同大小(5-60毫米)在外部辐射60千瓦/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。相比之下,燃烧的自燃实验也进行了。点火延迟时间、温度、最小热流密度和燃烧率量化和分析提供一个完整的荒地燃料可燃性的照片。gydF4y2Ba

实验方法gydF4y2Ba

设备和燃料样品gydF4y2Ba

实验装置的原理图所示gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba,它主要包括辐射板、样品架,电动平衡。散热器的面板尺寸为0.2米×0.2米是由几个电阻加热棒,可以生成一个统一的辐射热通量从0加速到60千瓦/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在燃料表面50毫米以下。木材表面上方的空气温度低,所以空气负责冷却木材表面。燃料颗粒测试实验是德国榉木色。指木材颗粒形状和尺寸的调查常见的荒地(gydF4y2BaManzello et al ., 2008gydF4y2Ba)、9个圆盘形的样品有三个直径(gydF4y2Ba $\mathrm{DgydF4y2Ba}$ 25)、40和60毫米和三个厚度(gydF4y2Ba $\mathrm{\delta gydF4y2Ba}$ )5、10和15毫米测试。这些木头样本第一次烘干的80°C 8 h,然后保存在一个干燥室控制相同的初始条件。粒子样本的初始质量范围从1.6到25.8 g 5%的不确定性,所以他们的干容重计算为621±21公斤/米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2毫米的小木块被卡住了铝杆使用耐高温胶粘剂,然后是间隔5 h形成一个稳定的连接。在实验中,粒子的质量进化测量使用电平衡(梅特勒-托利多XE10002S,决议:0.01 g),粒子的上下表面温度测量使用两个薄k热电偶(TCs) 0.5 mm的珠子。因为热电偶可能影响质量测量,质量和温度测量进行了单独的重复测试。gydF4y2Ba

点火的协议gydF4y2Ba

在测试之前,将辐射板第一次预热了25分钟的规定热流用辐射计测量和校准。后来,辐射屏蔽使用保温板,允许样本被放置在正确的位置。一旦绝缘罩移除,辐照开始申请样品。应该注意的是,没有飞行员源用于燃烧的点火,不同的研究gydF4y2Ba林et al。(2019 b)gydF4y2Ba。整个加热和燃烧过程被记录使用前视图摄像机(索尼FDR-AX60 50帧/秒)。对于任何给定的实验条件,实验重复3 - 6次量化随机不确定性。gydF4y2Ba

燃烧的自动点火,点火延迟时间(gydF4y2Ba ${\mathrm{tgydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{fgydF4y2Ba}})gydF4y2Ba$ 火焰出现时很容易量化的视觉。自燃的最低辐射(gydF4y2Ba ${\stackrel{\dot{}gydF4y2Ba}{\mathrm{问gydF4y2Ba}}}_{\mathrm{米gydF4y2Ba}\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{fgydF4y2Ba}}^{”gydF4y2Ba”gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 可以通过减少入射热流,直到没有火焰加热后发生10分钟。阴燃点火,很难直观地确定开始冒烟。约,基于字符的阈值温度氧化(gydF4y2BaTerrei et al ., 2019gydF4y2Ba),350±30°C的特性温度可以被定义为阴燃的阈值。通过减少辐射,阴燃点火的最小值(gydF4y2Ba ${\stackrel{\dot{}gydF4y2Ba}{\mathrm{问gydF4y2Ba}}}_{\mathrm{米gydF4y2Ba}\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{年代gydF4y2Ba}\mathrm{米gydF4y2Ba}}^{”gydF4y2Ba”gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 决心当样品没有完全烧焦后质量损失。gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

阴燃点火和燃烧行为gydF4y2Ba

图3一gydF4y2Ba显示了一个示例的阴燃点火燃烧过程和相关行为的木材相同的粒子直径60毫米,两种不同厚度的10和15毫米,分别。原始视频中可以找到gydF4y2Ba补充视频S1, 2gydF4y2Ba。一旦暴露在辐射中,样本加热释放一些可见的烟雾。可见的烟可能是凝聚水滴(如雾)和焦油液滴(浓缩热解气体具有高分子量)与冷空气混合。烟流的强度先增加,甚至可能形成气体射流在样品表面,然后逐渐降低倦怠附近。流动的空气流速度的边缘附近大曲率的表面可以提高对流换热(gydF4y2BaIncropera和德维特,1996gydF4y2Ba)。此外,由于更好的氧气供应,明显的边缘总是首先发起的,这是一个广泛的观察到固体表面上的现象(gydF4y2Ba黄和高,2020gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在阴燃点火和燃烧过程中,复杂结构行为的木头颗粒可以观察到,和样品盘的变形更加明显diameter-to-thickness比大。所示gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba,主要有两种不同的变形阶段:gydF4y2Ba

i)向上弯曲形成一个碗的形状。一旦暴露在辐射中,木材样品开始向上变形,形成一个碗的形状。这可能是由于收缩顶部表面,哪里有一个强大的质量损失,因为干燥和热解。gydF4y2Ba

(二)向下弯曲形成一把伞的形状。阴燃前接近底部,样品弯曲回变得平坦,然后继续向下弯曲,变形形成伞形状由于热膨胀和char氧化(之间的交互gydF4y2Ba王et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

此外,较长的加热时间需要厚样本形成气体喷射,如图所示gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba。大概是归因于内部的更大的温度梯度厚木材样品,只有顶部薄层可以达到热解温度释放气体(gydF4y2Ba林et al ., 2019 agydF4y2Ba)。厚度的样品5和10 mm,回归职业倦怠而顶部表面后发生阴燃前到达底部表面,而对于15毫米的厚度,回归之前发生。因此,我们可以假设特征厚度的阴燃前约10 - 15毫米小木块。gydF4y2Ba

燃烧的自动点火和燃烧行为gydF4y2Ba

木材的燃烧的自燃粒子也观察到的外部热通量大于临界值(gydF4y2Ba ${\stackrel{\dot{}gydF4y2Ba}{\mathrm{问gydF4y2Ba}}}_{\mathrm{米gydF4y2Ba}\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{fgydF4y2Ba}}^{”gydF4y2Ba”gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 。gydF4y2Ba图3 bgydF4y2Ba显示了一个示例燃烧的自动点火和燃烧过程的大圆盘形的木材样品直径60毫米,10毫米的厚度。原始视频中可以找到gydF4y2Ba补充视频S3gydF4y2Ba。加热约50年代后,一个蓝色的闪光可以实现以上木头顶面。随后,火焰传播向下和覆盖整个样品表面。在253年代,火焰自熄,木材残留物是在一种伞状结构。然而,火焰的灭绝不是结束的火;相反,它是紧随其后的是一个稳定的固相,直到精疲力竭冒烟(gydF4y2Ba林et al ., 2021gydF4y2Ba)。阴燃燃烧10-mm-thick样品相比gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba,结构变形和边缘效应不明显的在燃烧的燃烧。gydF4y2Ba

另一方面,在燃烧过程中,宏观裂缝发生在样品表面,广泛观察到的木材热解过程中氮条件下(gydF4y2Ba李et al ., 2017gydF4y2Ba)。这样的开裂是由于内部压力和结构失败的积累。此外,溅现象也观察到,这是一个强烈的明亮的火花,如发生水滴进沸腾的油。这样的飞溅现象可能是竞争的结果的天然气生产和结构强度(见样例gydF4y2Ba附录gydF4y2Ba更多的细节)。gydF4y2Ba

点火燃烧和燃烧着的极限gydF4y2Ba

通过绘制不同辐射热通量下的点火时间,燃烧的倾向和阴燃点火的小木块可以量化。gydF4y2Ba图4一gydF4y2Ba显示了一个示例的木头粒子直径60毫米,10毫米的厚度。误差线显示测量值的标准偏差从所有重复测试。正如所料,点火延迟时间也减少辐射热通量增加,同其他易燃物(gydF4y2Ba罗德里格斯et al ., 2017gydF4y2Ba)。更重要的是,通过减少辐射热通量和点火时间,观察到的现象在当前non-piloted点火研究可以分为三个区域:(I)燃烧的自燃,(2)阴燃点火,(3)没有点火。更大的热通量是木头启动燃烧的点火所需的粒子在缺乏飞行员比木头的阴燃点火颗粒源(10 kW / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba和28个千瓦/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba),这是不同于点火倾向的泥炭土壤(6.5 kW / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba和7.5千瓦/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)(gydF4y2Ba林et al ., 2019 bgydF4y2Ba)与飞行员源和发光的自燃木头立方样本(10 kW / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba与18千瓦/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)(gydF4y2BaBoonmee Quintiere, 2002gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

相比之下,驾驶的临界热通量研究点火的木头gydF4y2BaQuintiere (2006)gydF4y2Ba也在策划gydF4y2Ba图4一gydF4y2Ba。这里的条纹区域代表最低的热通量或点火燃烧点火的边界,驾驶点火,分别和自燃。从阴燃点火困难的增加驾驶燃烧的点火和燃烧的自燃的最小热流。因此,驾驶点火有效地降低了燃烧的点火限制和提供了一个捷径引发燃烧的火。在实际火灾场景,燃烧的火焰树可以作为加热和飞行员的来源,这可能会导致驾驶燃烧的点火,提高火灾风险。gydF4y2Ba

图4 bgydF4y2Ba进一步总结了点火燃烧点火和燃烧的自燃的边界不同木材的粒子,广场的符号,三角形,和圆代表的样品厚度15日10日和5毫米,红色和黑色符号代表燃烧和燃点火,分别。点火燃烧的火极限样品厚度变化非常敏感,而对阴燃点火的影响可以忽略不计。例如,使用相同的直径25毫米,随着相同厚度的增加从5到15毫米,燃烧的点火临界热通量的增加从30 kW / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba37 kW / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。薄样品的一个可能的原因是,深入收到外部辐射和传导更均匀,导致一个更小的内部温度梯度(gydF4y2Ba林,黄,et al ., 2019gydF4y2Ba)。因此,厚层顶面以下可以达到热解温度,以便充分热解气体释放引发燃烧的点火。相比之下,对于厚度较大的样本,是一个很大的温度梯度,深入温度比表面温度低得多。因此,只有薄的表层是pyrolyzing,所以需要更大的外部热通量达到最低燃料质量流量(gydF4y2BaQuintiere 2006gydF4y2Ba)(更多的讨论gydF4y2Ba表面温度和质量损失率gydF4y2Ba在gydF4y2Ba尺寸效应对燃烧的燃烧行为gydF4y2Ba)。另一方面,阴燃点火和燃烧的最小热通量自燃对直径,除了auto-flaming 5-mm-thick样本的点火,热阻低,很容易受到环境因素的影响。gydF4y2Ba

燃烧和燃烧的自燃的特点gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba显示了一个示例的测量表面温度和质量损失速率对阴燃的时间演化和燃烧的点火的小木块10毫米的厚度和直径60毫米。红色曲线代表燃烧的自燃(28千瓦/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba),黑色的曲线代表阴燃点火(18千瓦/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)。一旦接触到加热板,表面温度和质量损失增加明显减少。燃烧的点火,可以观察到点火时刻突然增加的表面温度和质量流量,与其他研究成果一致(gydF4y2BaMoghtaderi et al ., 1997gydF4y2Ba;gydF4y2Ba麦卡利斯特2013gydF4y2Ba)。阴燃点火,突然增加也可以观察到在质量通量,但目前尚不清楚在温度演化。然而,相应的表面温度在阴燃点火时刻发现∼350°C,符合的结果gydF4y2BaTerrei等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(2019)gydF4y2Ba。虽然表面温度在燃烧的火是远远高于阴燃火,他们的顶部和底部表面温差小。因此,燃烧的火的热膨胀是小于阴燃,如图所示gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

另一方面,质量通量为阴燃燃烧的比这高得多。燃烧的燃烧,一旦烧焦的整个样品,表面温度和质量流量急剧下降,他们研发了自我灭绝后燃烧的火(gydF4y2Ba林et al ., 2021gydF4y2Ba)。然而,火继续燃烧燃烧以非常低的质量流量,和温差不断增加,逐渐接近直接燃烧点火样本。燃烧的点火条件,点火温度(gydF4y2Ba ${\mathrm{TgydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ )是广泛使用的,它是非常有用的在预测火势蔓延(gydF4y2BaQuintiere 2006gydF4y2Ba)。如果外部辐射热流密度低于最小值,辐射供暖和环境之间的平衡可以达到表面温度低于冷却gydF4y2Ba ${\mathrm{TgydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ (gydF4y2Ba林et al ., 2019 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

尺寸效应对燃烧的燃烧行为gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba块木头燃烧的点火温度的样品具有不同直径和厚度。它可以发现燃烧的点火温度随着厚度的增加而增加,而对直径不太敏感。例如,对于直径25毫米的小木块,点火温度从345增加到390°C随着样品厚度的增加从5到15毫米。同样,顶部和底部表面之间的温差在点火时刻也随着样品厚度的增加而增加,如图所示gydF4y2Ba图6 bgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

温度胆怯表明小内部温度梯度的方向垂直于加热源,收到外部辐射热流和深入传导更加均匀(gydF4y2Ba林et al ., 2019 agydF4y2Ba)。因此,厚层表面下可以达到热解温度和释放可燃气体引发火焰。木头样本比较,有一个更大的厚度、深度的温度比表面温度低得多,只有很薄的一层可以达到热解温度,所以一个更高的点火温度和临界热通量需要达到的最低燃油质量流量,如所示gydF4y2Ba图4 bgydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

图6 c, DgydF4y2Ba进一步比较木头的通量和火焰燃烧峰值持续时间粒子具有不同直径和厚度。显然,随着厚度的增加,峰值燃烧通量增加,火焰持续时间减少。薄样本可以燃烧更多广泛由于均匀深入传导整个样本,这样就容易达到热解温度和开始燃烧。gydF4y2Ba

尺寸效应对阴燃燃烧行为gydF4y2Ba

图7gydF4y2Ba和gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba现在的厚度影响阴燃的表面温度和质量损失和样品相同的直径60毫米。在大约35 s,热能传递到较低的脸,和热解气体被释放。所以,小峰质量只发生在初始加热5-mm-thick样本。基于TGA的特征温度,开始出现“裂解”和“氧化反应”确定。样品厚度5、10和15毫米,热解的发病是在54±2,69.5±1.5,和86±4 s和氧化反应的发病在112±5,130.5±2.5,143.5±6.5 s,分别。厚粒子更深入的热传导,延迟的外观热解和氧化反应峰值强度降低,表明的质量损失率达到顶峰。gydF4y2Ba

由于反应燃料的体积,厚度没有明显的影响上面临着温度的大小。相反的,厚度的增加延迟和减少了加热的脸。同时,有一个质量损失峰值为δ< 10毫米和两个质量损失峰值δ> 10毫米。是因为加热的样品未反应的材料的热解和氧化现象是一致的gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

图9gydF4y2Ba介绍了直径影响阴燃的表面温度和质量损失10-mm-thick样本。示例的直径25 - 60毫米,热解的发病是在62.5±1.5,69.5±1.5 s,和氧化反应的爆发是在102±1和130.5±2.5年代,分别。尽管相同的上表面温度在15世纪之前,在热表面的积累加速的温度升高较低的脸,也把冒烟的外观出现的样本相比,直径25毫米的样品直径60毫米。直到出现样品的氧化与直径60毫米,面对较低温度高于样品直径25毫米。因为不同的潜热释放,样品的表面温度较低与直径25毫米低于样品直径60毫米。直径没有影响的峰值温度上脸上的温度。有肩峰的质量损失率直径25毫米的样品,这是不同于单一峰值为示例,直径60毫米。肩膀可能归因于双方连续的氧化反应和氧化反应的加热整个样本。gydF4y2Ba

图10gydF4y2Ba介绍了样品的厚度和直径对阴燃的影响特征值与直径60毫米。增量的大小(包括厚度和直径)较低的燃烧率和峰值更大的燃烧持续时间。因此,阴燃点火应更敏感的样品厚度比样品直径尺寸范围的研究。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

在本实验工作中,我们发现点火困难的固定圆盘形的小木块从阴燃点火增加到驾驶燃烧的点火和燃烧的自燃,随着所需的最小热流大约增加从10 kW / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba30 kW / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。相比于阴燃点火,燃烧的自燃是非常敏感的燃料厚度(5 - 15毫米),而(25-60毫米)直径的影响可以忽略不计。点火温度、最小热流密度和燃烧燃烧的持续时间增加,而燃烧峰值流量减少,随着木材厚度的增加。gydF4y2Ba

在点火和燃烧过程后,一个圆盘形的粒子是畸形的一碗的形状,然后把伞形状由于化学反应之间的交互和热机的压力。特征厚度的阴燃前木材也发现10 - 15毫米。本研究有助于理解之间的交互燃烧和燃烧着的大火和木材的变形行为粒子在森林大火。在我们未来的工作中,将进行数值模拟以繁殖木颗粒的变形行为,提高最新的热解建模技术。gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2Ba

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。gydF4y2Ba

作者的贡献gydF4y2Ba

西南:概念化,方法论,原创作品草稿,正式的分析,融资收购。帕金森病:调查、资源和原创作品。SL:调查、writing-review和编辑,和正式的分析。詹:调查和资源。XH:方法、形式分析、监督和writing-review和编辑。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

这项工作是由中国国家自然科学基金(国家自然科学基金委号。51706095,51974164,51876183),中国的江苏省自然科学基金(批准号BK20171001)、香港理大博士后奖学金(批准号P0014039)和RISUD新兴前沿区(脂肪酸)方案(P0013879),和中国博士后科学基金(批准号2017 m611798)。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba

补充材料gydF4y2Ba

本文的补充材料在网上可以找到:gydF4y2Bahttps://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fmech.2021.686638/full补充材料gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

附录gydF4y2Ba

高速相机是用来跟踪样本的飞溅现象,直径60毫米,10毫米的厚度,和显示了结果gydF4y2Ba图A1gydF4y2Ba。原始视频中可以找到gydF4y2Ba补充视频S4gydF4y2Ba。在这里,(即起点。,0 ms) was set at the moment that the record was started. The crack occurred at 72 ms on the sample surface, and splashing occurred with the tiny particles quickly flying out from the fracture at 102 ms. The splashing phenomena would be sustained for hundreds of milliseconds. During this time, there was also the dropping of the ember from the sample at 144 ms and generating many small embers nearby.