Gli autori si desidera ringraziare Benjamin Sommerkorn, Gabriel Dupont, Jake Eggan e Chirawat Sanpakit che ci ha assistito con gli esperimenti presentati qui. Jeanette Cobian Iñiguez riconosce sostegno per numero di opportunità di ricerca istituzionali (MIRO) di NASA MUREP grant NNX15AP99A. Questo lavoro è stato finanziato anche dal USDA/USDI fuoco piano nazionale attraverso un accordo tra USDA Forest Service, stazione di ricerca di PSW e la University of California - Riverside.

Attenzione: come diversi passaggi nel seguente protocollo implicano attività che hanno il potenziale di causare lesioni, assicurarsi che i dispositivi di protezione personale (PPE) sono utilizzato a seguito di protocolli di sicurezza stabilite tra cui fuoco Abbigliamento resistente e occhiali protettivi.
 1. Corona carburante letto Load Cell strumentazione Setup <ol><li>modificare 4 C-morsetti collegando moschettoni doppia molla (Vedi Tabella materiali) attraverso il foro del perno al morsetto &#39; estremità di s della vite (Vedi Figura 2). Utilizzare i moschettoni per sospendere il letto del combustibile corona.</li>
	<li>Con un diverso insieme di C-morsetti, apporre ogni cella di carico estensimetrica alla porzione superiore del telaio Galleria del vento (Vedi Figura 2).</li>
	<li>Allega modificato C-morsetti all'estremità libera delle cellule strain-gauge, con i moschettoni penzoloni. Fissare le catene alla piattaforma per il letto di combustibile corona.</li>
	<li>Per sospendere la piattaforma letto di combustibile corona dal telaio della galleria del vento, collegare ciascuna delle catene letto combustibile corona ad un moschettone.</li>
	<li>Una volta ciascuno le quattro celle di carico sono completamente montato e collegato al letto di combustibile, fili al ponte di Wheatstone che verrà utilizzato per l'acquisizione dati. Coprire le celle di carico con materiale isolante, come ad esempio il tipo utilizzato per i rifugi di fuoco fuoco.</li>
</ol> <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig2.jpg" /> Figura 2: strumentazione di Galleria del vento corona carburante letto carico cell. (un) Wind tunnel vista frontale (b) Modified C-clamp con moschettone e corona catena del letto di combustibile che supporta il letto del combustibile di corona. (c) carico cella collegata al telaio di Galleria del vento con un C-clamp. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig2large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 2. calibrazione della cella di carico Nota: il segnale prodotto dalle celle di carico viene convertito in una massa equivalente attraverso: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq2.jpg" /> 
dove V è il segnale, in genere espresso in millivolt, A e B sono costanti da determinarsi mediante calibrazione e m rappresenta la massa in grammi. Tutti i parametri nell'equazione (2) vengono ottenuti tramite l'interfaccia di controllo dello strumento personalizzato sviluppato per la strumentazione di massa corona in questo protocollo. Quando il primo utilizzando il sistema, pesi di precisione sono usati per calibrare il segnale di cella di carico. Le costanti di calibrazione A e B saranno ottenuti basato sul segnale prodotto quando il carico di questi pesi di precisione di misura. La costante A è calcolata da: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq3.jpg" /> dove m t è una la massa del peso di prova di precisione, w è il segnale producerat con la peso caricato sulla cella di carico, mentre un w, o corrisponde al segnale prodotto quando nessun peso è applicato sulla cella di carico.
<ol><li>Per ottenere la calibrazione costante A, gancio pesi di precisione (una buona gamma sarebbe 200-500 g) alla prima cella di carico. Utilizzare la massa dei pesi di precisione come parametro m t nell'equazione (3).</li>
	<li>Impostare il guadagno di cella di carico a 128 utilizzando il campo di Input #, come illustrato in Figura 3b, i. 1. Ciò corrisponde al valore massimo consentito dal dispositivo.</li>
	<li>Leggere l'output di segnale in uscita 0 dall'interfaccia dello strumento (Vedi Figura 3b, i2). Questo è il parametro w nell'equazione (3).</li>
	<li>Sganciare il peso e leggere il nuovo valore visualizzato nell'interfaccia dello strumento ( Figura 3b, i2). Questo parametro è un w, o.</li>
	<li>Calcola A in base ai parametri (m t , w, a w, o) ottenuti in passaggi 2.1 a 2.4 e le equazioni presentate.</li>
	<li>Nell'interfaccia del controller, riempia il Ch 0-M valore per ogni sensore con il valore ottenuto nel passaggio precedente.</li>
	<li>Per trovare il valore di offset, B, rimuovere tutti i pesi, leggere il valore nella &#39; uscite calibrato (g) &#39; (vedere Figura 3 c i2), moltiplicare questo valore per -1. Il numero risultante è costante B, digitare questo numero nella &#34; aggiunta &#34; Ch cassetta 0-A (Vedi Figura 3 c, i. 3).</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 2.3-2.8 per ogni cella di carico (0, 1, 2, 3), il sistema è ora completamente calibrato; procedere per caricare i letti di carburante con i combustibili.</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig3.jpg" /> Figura 3: ingresso strumento controllo interfaccia dati passi per cella di carico calibrazione. (un) finestra di setup iniziale di ponte con installazione di guadagno e attivare la casella (b), finestra per la prima fase di calibrazione di cella di carico (c) finestra per la seconda fase di calibrazione di cella di carico (d) finestra per ultimo fase di calibrazione della cella di carico, il file viene salvato qui e registrazione dei dati è stata avviata. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig3large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 3. preparazione del Chaparral ed Excelsior carburante letti Nota: ogni esperimento utilizza 2 kg di chamise live e 0,5 kg di excelsior (legno aspen tagliuzzato).
<ol><li>Dal mucchio di carburante raccolti per la masterizzazione, raccogliere diverse bottiglie 1-pinta di carburante (3-4 bottiglie).
	<ol><li>Seguire le procedure delineate dal suo connazionale ed Dean a esempi asciutto in forno e ottenere carburante umidità contenuto 30.</li>
	</ol></li> <li>Tagliare singoli rami da un fascio di chamise recentemente raccolto per rimuovere materiale morto e ramo superiore a ¼ di pollice di diametro. Posizionare il materiale live carburante residuo nel contenitore per la pesatura.</li>
	<li>Selezionare 2 kg della chamise profilati e 0,5 kg di excelsior usando una bilancia elettronica. Posto 0,5 kg di excelsior sulla piattaforma letto superficie combustibile al piano della galleria del vento, assicurando che la densità di massa è più uniforme possibile. Farlo inserendo una quantità nota di excelsior sopra una profondità conosciuta area.</li>
	<li>Tirare apart (lanugine) l'excelsior compattato per diminuire la densità di massa così prontamente brucerà. carico 2 kg di profilati chamise sulla piattaforma appese le celle di carico per creare il letto del combustibile con privilegi elevati. Uniformemente i rami chamise sopra l'intera piattaforma per produrre un letto di combustibile uniforme.</li>
</ol> 4. Disposizione di termocoppia Nota: termocoppie di tipo K sono utilizzate per misurare la temperatura di entrambi i letti carburante. I dati vengono raccolti attraverso un sistema di acquisizione dati controllato con un utente grafica personalizzata interfaccia (Vedi tabella materiali per software di progettazione del controller). Le termocoppie consigliate per l'uso sono 24 termocoppie AWG con un tempo di risposta di 0,9 s.
<ol><li>Collegano una matrice di sedici anni 24 termocoppie AWG (diametro del conduttore: 0,51054 mm) a un data logger (tempo di risposta: 0.9 s).</li>
	<li>Inserire 6 termocoppie per il livello di carburante di corona. Posizionare queste termocoppie 20cm a pezzi ed evitare il contatto delle termocoppie con rami. Inserire 10 termocoppie nello strato superficiale del combustibile. Posizionare queste termocoppie di superficie combustibile 10 cm di distanza ed evitare il contatto delle termocoppie con rami (Vedi Figura 4).</li>
	<li>Attivare la registrazione dei dati facendo il &#34; Start &#34; pulsante nell'interfaccia del software di controllo termocoppia.</li>
</ol> <img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig4.jpg" /> Figura 4: diagramma della superficie e corona del combustibile letti con matrice di termocoppia posizione. Qui 6 termocoppie sono state inserite nel livello di carburante corona 20 cm l'una da altra. 10 termocoppie sono state inserite nello strato superficiale carburante 10 cm di distanza. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig4large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 5. installazione di acquisizione di immagini <ol><li>Monte visual target di riferimento che ha segni rossi a intervalli di 10 cm sopra la finestra della galleria del vento. Utilizzare questa destinazione come riferimento per determinare l'altezza della fiamma dal video esperimento. 
	Nota: Altezze di fiamma del campione sono presentate nella Figura 5.</li>
	Collezione <li>dati fotografici setup. Concentrandosi sulla zona di prova di Galleria del vento, regolare la messa a fuoco in modo da catturare il target di riferimento verticale intero così come la zona del letto di combustibile.</li>
	<li>Raccolta dei dati di configurazione videocamera. Montare la videocamera con un supporto da parete universale fotocamera sul muro per fornire una visione completa della sezione di prova di Galleria del vento.</li>
</ol> <img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig5.jpg" /> Figura 5: fotografia di esempio fiamma altezze da un tipico esperimento. La destinazione visiva blu con marcatura rossa serve come riferimento per determinare l'altezza della fiamma dal video esperimento. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig5large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 6. flow Setup Nota: Galleria del vento è dotata di una ventola a velocità variabile. Il flusso d'aria nella galleria del vento è stato calibrato in precedenza per la velocità della ventola. Per raggiungere la velocità desiderata del vento, la velocità di rotazione del ventilatore (in Hz) è selezionata. Negli esperimenti attuali, sono stati studiati senza vento e casi di flusso di vento 1 m/s.
<ol><li>Impostare la velocità della ventola a 1 m/s il regolatore di velocità. Accendere il ventilatore per assicurarsi che funzioni correttamente.</li>
	<li>Spegnere il ventilatore. È ora pronto per l'uso. 
	Nota: L'edificio di ustione è progettato per condurre esperimenti di fuoco in modo sicuro durante l'evacuazione fumo dallo spazio di lavoro. Notificare alle autorità locali di fuoco che si stia conducendo esperimenti per eliminare la presenza di falsi allarmi.</li>
	<li>Chiudere tutte le porte dell'edificio per garantire che le prese d'aria sul tetto sono l'unica possibile uscita per evacuazione fumi.</li>
	Appassionati di <li>accendere l'alimentazione dell'aria di portare aria fresca dall'esterno l'edificio a livello del pavimento. Accendere i ventilatori di scarico per evacuare fumo attraverso le prese d'aria sul tetto. 
	Nota: Questo stabilirà a bassa velocità, ad alto volume aria flusso dall'esterno l'edificio che si innalza verticalmente a causa della differenza di pressione lieve e le aperture del tetto.</li>
	<li>Prima di ogni esperimento, utilizzare un igrometro a bulbo umido per misurare l'umidità relativa e la temperatura dell'aria ambiente.</li>
</ol> 7. Accensione (implementare contemporaneamente con passaggio 8) Nota: il processo di accensione dovrebbe essere condotta come segue da membro dell'equipaggio di accensione. Per una maggiore sicurezza, è consigliabile che un secondo membro dell'equipaggio rimangono nei pressi dell'area di prova durante l'accensione.
<ol><li>Quando richiesto &#39; ignite &#39;, bagnare il bordo del letto superficie combustibile excelsior con alcool etilico denaturato. Posizionare la bottiglia di alcool lontano dalla zona di accensione e utilizza una torcia butano accendere alla fine del letto superficie combustibile in una linea parallela al bordo del letto di combustibile. Essere attento come il combustibile imbevuto d'alcol prontamente si infiamma.</li>
	<li>Una volta che il letto del combustibile è stato bruciato, passo fuori la sezione test e chiudere la porta del tunnel. Se il vento è necessaria per l'esperimento, accendere il ventilatore di Galleria del vento.</li>
</ol> 8. Avviare eseguire sperimentale Nota: al momento di verificare l'esperimento è correttamente configurato, le telecamere devono essere avviate.
<ol><li>Accendere la videocamera per registrare.</li>
	<li>Parlare ad alta voce il numero/codice dell'esperimento, la data e configurazione sperimentale quindi il microfono della videocamera registra queste informazioni.</li>
	<li>Istruire l'equipaggio di computer per iniziare la registrazione dei dati barrando la &#34; attivare la registrazione di dati &#34; opzione nell'interfaccia di controllo dello strumento (vedere figura 3d, i. 1). Istruire la persona di accensione per accendere il combustibile. Una volta che il membro dell'equipaggio di accensione esce dalla Galleria del vento, istruire il membro dell'equipaggio di vento per avviare la ventola di Galleria del vento. Questo sarà l'inizio dell'esperimento, dove il tempo è zero (t = 0).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Minnich, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+mosaics+in+southern+California+and+northern+Baja+California.">Fire mosaics in southern California and northern Baja California.</a> Science. 219 (4590), 1287-1294 (1983).</li><li>Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+modelling+of+crown+fire+initiation+in+open+and+closed+shrubland+systems.">Experimental modelling of crown fire initiation in open and closed shrubland systems.</a> Int. J. Wildl. Fire. 23 (4), 451-462 (2014).</li><li>Rothermel, R. C., Philpot, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+changes+in+chaparral+flammability.">Predicting changes in chaparral flammability.</a> J. For. 71 (10), 640-643 (1973).</li><li>Van Wagner, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditions+for+the+start+and+spread+of+crown+fire.">Conditions for the start and spread of crown fire.</a> Can. J. For. Res. 7, 23-34 (1977).</li><li>Fons, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Fire+Spread+in+Light+Forest+Fuels.">Analysis of Fire Spread in Light Forest Fuels.</a> J. Agric. Res. (3), (1946).</li><li>Lozano, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An investigation of surface and crown fire dynamics in shrub fuels [dissertation]. , 222 (2011).</li><li>Weise, D., Zhou, X., Sun, L., Mahalingam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+spread+in+chaparral-'go+or+no-go?'.">Fire spread in chaparral-'go or no-go?'.</a> Int. J. Wildl. Fire. 14, 99-106 (2005).</li><li>Cruz, M. G., Butler, B. W., Alexander, M. E., Forthofer, J. M., Wakimoto, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+the+ignition+of+crown+fuels+above+a+spreading+surface+fire.+Part+I:+Model+idealization.">Predicting the ignition of crown fuels above a spreading surface fire. Part I: Model idealization.</a> Int. J. Wildl. Fire. 15 (1), 47-60 (2006).</li><li>Cruz, M. G., Butler, B. W., Alexander, M. E., Forthofer, J. M., Wakimoto, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+the+ignition+of+crown+fuels+above+a+spreading+surface+fire.+Part+II:+Model+idealization.">Predicting the ignition of crown fuels above a spreading surface fire. Part II: Model idealization.</a> Int. J. Wildl. Fire. 15 (1), 47-60 (2006).</li><li>Li, J., Mahalingam, S., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigation+of+fire+propagation+in+single+live+shrubs.">Experimental investigation of fire propagation in single live shrubs.</a> Int. J. Wildl. Fire. 26 (1), 58-70 (2017).</li><li>Byram, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustian+of+Forest+Fuels.">Combustian of Forest Fuels.</a> For. Fire Control Use. , 61-89 (1959).</li><li>Dupuy, J. L., Mar&#233;chal, J., Morvan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fires+from+a+cylindrical+forest+fuel+burner:+Combustion+dynamics+and+flame+properties.">Fires from a cylindrical forest fuel burner: Combustion dynamics and flame properties.</a> Combust. Flame. 135 (1-2), 65-76 (2003).</li><li>Sun, L., Zhou, X., Mahalingam, S., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+burning+characteristics+of+live+and+dead+chaparral+fuels.">Comparison of burning characteristics of live and dead chaparral fuels.</a> Combust. Flame. 144 (1-2), 349-359 (2006).</li><li>Fletcher, T. H., Pickett, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Moisture+on+Ignition+Behavior+of+Moist+California+Chaparral+and+Utah+Leaves.">Effects of Moisture on Ignition Behavior of Moist California Chaparral and Utah Leaves.</a> Combust. Sci. Technol. 179 (6), 1183-1203 (2007).</li><li>Engstrom, J. D., Butler, J. K., Smith, S. G., Baxter, L. L., Fletcher, T. H., WEISE, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ignition+Behavior+of+Live+California+Chaparral+Leaves.">Ignition Behavior of Live California Chaparral Leaves.</a> Combust. Sci. Technol. 176 (9), 1577-1591 (2004).</li><li>Zukoski, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+Dynamic+Aspects+Of+Room+Fires.">Fluid Dynamic Aspects Of Room Fires.</a> Fire Saf. Sci. 1, 1-30 (1986).</li><li>Thomas, P. H., Webster, C. T., Raftery, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+experiments+on+buoyant+diffusion+flames.">Some experiments on buoyant diffusion flames.</a> Combust. Flame. 5, 359-367 (1961).</li><li>Finney, M. a., Cohen, J. D., McAllister, S. S., Jolly, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+need+for+a+theory+of+wildland+fire+spread.">On the need for a theory of wildland fire spread.</a> Intl J Wildl Fire. 22 (1), 25-36 (2013).</li><li>Mendes-Lopes, J. M. C., Ventura, J. M. P., Amaral, J. M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flame+characteristics,+temperature-time+curves,+and+rate+of+spread+in+fires+propagating+in+a+bed+of+Pinus+pinaster+needles.">Flame characteristics, temperature-time curves, and rate of spread in fires propagating in a bed of Pinus pinaster needles.</a> Int. J. Wildl. Fire. 12 (1), 67-84 (2003).</li><li>Williams, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+fire+spread.">Mechanisms of fire spread.</a> Symp. Combust. 16 (1), 1281-1294 (1977).</li><li>Sullivan, A. L., Ball, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+decomposition+and+combustion+chemistry+of+cellulosic+biomass.">Thermal decomposition and combustion chemistry of cellulosic biomass.</a> Atmospheric Environment. 47, 133-141 (2012).</li><li>Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Zhou, X., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+Numerical+Modeling+of+Shrub+Crown+Fire+Initiation.">Experimental and Numerical Modeling of Shrub Crown Fire Initiation.</a> Combust. Sci. Technol. , 618-640 (2016).</li><li>Tachajapong, W., Lozano, J., Mahalingam, S., Zhou, X., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+crown+fuel+bulk+density+effects+on+the+dynamics+of+crown+fire+initiation+in+Shrublands.">An investigation of crown fuel bulk density effects on the dynamics of crown fire initiation in Shrublands.</a> Combust. Sci. Technol. 180 (4), 593-615 (2008).</li><li>Zhou, X., Weise, D., Mahalingam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+measurements+and+numerical+modeling+of+marginal+burning+in+live+chaparral+fuel+beds.">Experimental measurements and numerical modeling of marginal burning in live chaparral fuel beds.</a> Proc. Combust. Inst. 30 (2), 2287-2294 (2005).</li><li>Pickett, B. M., Isackson, C., Wunder, R., Fletcher, T. H., Butler, B. W., Weise, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flame+interactions+and+burning+characteristics+of+two+live+leaf+samples.">Flame interactions and burning characteristics of two live leaf samples.</a> Int. J. Wildl. Fire. 18 (7), 865-874 (2009).</li><li>Cobian-I&#241;iguez, J., Sanpakit, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+Experiments+to+Study+Surface+to+Crown+Fire+Transition+in+Chaparral.">Laboratory Experiments to Study Surface to Crown Fire Transition in Chaparral.</a> Fall Meet. West. States Sect. Combust. Inst. , (2015).</li><li>Silvani, X., Morandini, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+spread+experiments+in+the+field:+Temperature+and+heat+fluxes+measurements.">Fire spread experiments in the field: Temperature and heat fluxes measurements.</a> Fire Safety J. 44 (2), 279-285 (2009).</li><li>Morandini, F., Silvani, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+spread+experiment+across+Mediterranean+shrub:+Influence+of+wind+on+flame+front+properties.">Fire spread experiment across Mediterranean shrub: Influence of wind on flame front properties.</a> Fire Safety J. 41 (3), 229-235 (2006).</li><li>Albini, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Model+for+Fire+Spread+in+Wildland+Fuels+by-+Radiation.">A Model for Fire Spread in Wildland Fuels by- Radiation.</a> Combust. Flame. 42, (1985).</li><li>Rothermel, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Mathematical+Model+for+Predicting+Fire+Spread+in+Wildland+Fuels.">A Mathematical Model for Predicting Fire Spread in Wildland Fuels.</a> USDA For. Serv. Res. Pap. INT-115. , 40 (1972).</li><li>Freeborn, P. H., Wooster, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+energy+release,+fuel+mass+loss,+and+trace+gas+an+aerosol+emissions+during+laboratory+biomass+fires.">Relationships between energy release, fuel mass loss, and trace gas an aerosol emissions during laboratory biomass fires.</a> J. Geophys. Res. Atmos. 113 (1), 1-17 (2008).</li><li>Finney, M. A., Cohen, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+buoyant+flame+dynamics+in+wildfire+spread.">Role of buoyant flame dynamics in wildfire spread.</a> Proc Nat Acad Sci USA. 112 (32), 9833-9838 (2015).</li><li>Green, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Burning+by+prescription+in+chaparral.">Burning by prescription in chaparral.</a> USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. PSW-51. , 36 (1981).</li><li>Cohen, J., Bradshaw, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+behavior+modeling+-+a+decision+tool.">Fire behavior modeling - a decision tool.</a> Proc. Prescr. Burn. Midwest State Art. , 1-5 (1986).</li><li>Weise, D. R., Koo, E., Zhou, X., Mahalingam, S., Morandini, F., Balbi, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fire+spread+in+chaparral+-+A+comparison+of+laboratory+data+and+model+predictions+in+burning+live+fuels.">Fire spread in chaparral - A comparison of laboratory data and model predictions in burning live fuels.</a> Int. J. Wildl. Fire. 25 (9), 980-994 (2016).</li><li>Omodan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fire Behavior Modeling - Experiment on Surface Fire Transition to the Elevated Live Fuel A. , (2015).</li><li>Mulvaney, J. J., Sullivan, A. L., Cary, G. J., Bishop, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+of+free-burning+fire+experiments+using+heterogeneous+forest+fuel+beds+in+a+combustion+wind+tunnel.">Repeatability of free-burning fire experiments using heterogeneous forest fuel beds in a combustion wind tunnel.</a> Intl J Wildl Fire. 25 (4), 445-455 (2016).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

La capacità di misurare la massa di carburante elevati in tutto l'esperimento è stato uno dei principali vantaggi della tecnica presentata qui. Gli studi precedenti indirizzamento fuoco chaparral sono concentrati sia solo l'inizio di fuoco di corona o solo su superficie diffuse, ma non entrambi. Tali studi hanno quantificato la possibilità di accensione nello strato corona e hanno lasciato il studio di diffusione per lavori futuri23. La nostra metodologia permette per la misura della perdita di massa, la distribuzione della temperatura e la geometria di fiamma per entrambi i livelli coinvolti nella corona di arbusto fuoco accensione e diffusione. Fornisce un mezzo per dedurre indirettamente il flusso di energia dal prezzo della perdita di massa. Altri studi hanno dimostrato i vantaggi di misurare direttamente il flusso di calore in esperimenti di diffusione del fuoco. Finney et al ha presentato diversi esempi di misure di flusso di calore a macchia d'olio sparso esperimenti34. Attraverso tale lavoro, erano in grado di effettuare importanti osservazioni sui ruoli convettivo e trasferimento di calore radiativo divertirti a macchia d'olio si sono diffuse. La metodologia presentata qui ammessi per le osservazioni della linea di base di energia dinamica a macchia d'olio si diffuse nella chaparral. Un passo successivo benefico comporterebbe un'analisi più approfondita dei contributi particolare di trasferimento di calore radiante e convettivo. Per gli studi futuri, si consiglia di esplorare la misura diretta dei flussi di calore.
Per garantire la precisione nelle misurazioni ci sono diversi passaggi critici. La taratura delle celle di carico misura la perdita di massa corona è forse la fase più critica e il passo che richiede più tempo. Infatti, alla fine di ogni giornata di esperimento, il letto del combustibile corona dovrà essere smontato e leggero movimento nella configurazione può causare alterazioni nelle letture di massa. Quindi, calibrazione deve essere eseguita all'inizio di ogni giornata di esperimento. Per gli esperimenti futuri, una configurazione più permanente sarebbe l'ideale. In questa configurazione futura, le singole celle di carico sarebbero essere apposto per la messa a punto sperimentale.
Oltre il passo di calibrazione, un altro passo fondamentale nel protocollo è la preparazione dei combustibili. L'intento dell'intero programma sperimentale è quello di sviluppare una migliore comprensione della combustione nei combustibili dal vivo allo scopo di migliorare la nostra capacità di prevedere il comportamento del fuoco prescritto. Mentre vivono rami fino a ½ pollice (1,27 cm) può essere consumata nella parte anteriore di fiamma di un'ad alta intensità prescritta ustione in chaparral (vedere verde35), più grande diametro combustibili sono in genere non bruciati nella parte anteriore di fiamma. Ustioni di laboratorio utilizzando combustibili chaparral si sono concentrati sull'utilizzo di combustibili consumati generalmente da spalmare fronte di fiamma di un'ustione prescritta (Vedi Cohen e Bradshaw36, Weise et al. 37). specie di chaparral principali includono chamise (Adenostoma Apiarius), mentre altri chaparral combustibili includono manzanita (Arctostaphylos glandulosa) e hoaryleaf ceanothus (Ceanothus crassifolius). Qui chamise era il carburante scelto perché è la più infiammabile di queste specie. Il protocollo può essere modificato per includere altre specie, purché le dimensioni del ramo sono mantenuta di sotto da ¼ di pollice.
In generale, indipendentemente dalla specie scelto come combustibile, devono essere tagliati rami tale che tutti i diametri di filiale sono &#60; ¼ di pollice (0,63 cm) al fine di mantenere l'uniformità. Non eseguire questo passaggio o eseguirla in modo non corretto potrebbe influenzare negativamente la riproducibilità dei risultati. Sopra il taglio i rami possono anche essere svantaggiosi perché letti di carburante con dimensioni molto piccolo ramo tendono ad avere una maggiore densità di intasamento e quindi anche masterizzare in modo diverso. Nella procedura descritta qui, a seguito di Giancarlo38, la densità di imballaggio è stata mantenuta a una media di 9,2 kg/m3.
Vale la pena notare che a causa della scala di questo esperimento, un equipaggio di 4 o più persone è necessario per garantire l'efficienza durante l'esperimento. Avere una persona responsabile della squadra con il protocollo visibile affatto volte è importante per garantire tutti i passaggi sono seguiti correttamente. Questa persona è responsabile della sicurezza dell'equipaggio, nonché il coordinamento dell'esperimento. È importante che questa persona e il resto dell'equipaggio prestare attenzione alla loro sicurezza e quella dell'ambiente, che significa avere visibilità di estintore, garantendo le aperture di scarico è su e le porte sono chiuse durante l'esperimento.
Inoltre, sarebbe vantaggioso per sincronizzare tutti gli strumenti con un pulsante grilletto singolo. Ciò renderebbe più efficiente elaborazione e analisi dei dati. Infine, una naturale progressione dopo la tecnica qui è masterizzata sarebbe integrare alcune delle funzionalità rimanenti Galleria del vento come il controllo della temperatura che altri studi ha dimostrato di essere un altro fattore importante da considerare. Ciò consentirebbe una gamma più ampia di controllo delle condizioni ambientali. I risultati presentati qui sono da esperimenti condotti durante i mesi estivi quando i combustibili sono in genere più asciutto; questo periodo corrisponde anche ad una parte dell'anno quando si verificano gli incendi boschivi. Se, tuttavia, sono una vasta gamma delle stagioni per essere analizzata durante un periodo sperimentale, il controllo di temperatura di Galleria del vento può essere impiegato. Allo stesso modo, variazione del contenuto di umidità del combustibile sarebbe forniscono informazioni sull'influenza di questo parametro su chaparral corona fuoco transizione e diffusione. Nella progettazione di uno studio esteso per includere il contenuto di umidità del combustibile e densità come parametri controllati, analisi dell'errore come quello fornito da Mulvaney et al sarebbero aiutante nella progettazione di una metodologia con uniformità sperimentale39.
La tecnica qui descritta consente un esame del comportamento al fuoco corona che integra misure di massa, temperatura e la geometria di fiamma per entrambi i livelli di carburante coinvolti. Analisi risultanti da questa metodologia possono portare a una maggiore comprensione del chaparral fuoco come un fuoco di corona appositamente all'interno dei limiti di comportamento al fuoco corona indipendente, attiva o passiva come presentato da Van Wagner5, fornendo così conoscenza per aiuto nella previsione del fuoco e controllo.

Nel 2016, lo stato della California ha avvertito un totale di 6.986 incendi boschivi, consumando acri 564.8351, costano milioni di dollari di danni e rischiare il benessere di centinaia di persone. A causa del clima Mediterraneo regionale, una fonte di combustibile importante per questi fuochi sono chaparral vegetazione comunità2. Fuoco si diffuse in chaparral può essere considerato un incendio corona poiché il principale combustibile che brucia è elevato3. Coesiste con il livello di corona principalmente live, è lo strato di morta superficie combustibile, che si compone di cast fogliame, rami e piante erbacee che crescono sotto e tra gli arbusti individuali. Fuoco si avvierà più facilmente nello strato morta superficie combustibile. Una volta che si accende il fuoco di superficie, il fuoco può transizione allo strato corona dove l'energia rilasciata dal fuoco aumenta drammaticamente. Mentre chaparral incendi sono stati modellati in genere come un fuoco diffusione in superficie profonda combustibili4, c'è stato limitato studio di chaparral incendi come fuochi di corona.

Caratteristiche di corona in chaparral, tra cui la forma delle particelle di fogliame, differiscono dalla foresta boreale di conifera, dove si è verificata la maggior parte della ricerca. Numerosi studi su scala di laboratorio e sul campo hanno studiato i vari aspetti di wildfire dynamics6,5,7,3,8,9,10 ,11,12. All'interno del Regno di esperimenti di laboratorio, parecchi studi hanno esaminato l'influenza di parametri quali vento e proprietà del combustibile sulla corona chaparral comportamento al fuoco. Lozano7 ha esaminato le caratteristiche della corona fuoco iniziazione in presenza di due letti di carburante corona discreti. In Tachajapong et al. 3, superficie discreti e strati di corona sono stati bruciati all'interno di una galleria del vento e il fuoco di superficie è stato caratterizzato. Solo l'inizio di fuoco di corona è stato descritto completamente lasciando completa analisi della diffusione per il lavoro futuro. Li et al. 11 segnalato sulla propagazione di una fiamma però arbusti singolo chaparral. Nel lavoro relativo, Cruz et al. 10 , 9 hanno sviluppato un modello per prevedere l'accensione di conifere fogliame sopra un fuoco diffusione superficiale. Caratteristiche di ustione dei combustibili chaparral sono state esplorate negli studi sperimentali di combustibili di massa e individuo lascia13,14,15,16. Dupuy et al. 13 ha studiato le caratteristiche di combustione di Pinus pinaster aghi ed excelsior bruciando i combustibili in cestini di forma cilindriche. Essi hanno osservato che in questi combustibili, altezza della fiamma è stato correlato al tasso di rilascio di calore tramite una legge di potenza di due quinti come è stata segnalata precedentemente nella letteratura17,18. Sun et al. 14 bruciato combustibili chaparral in cesti cilindrici simili per analizzare le caratteristiche di combustione dei combustibili chaparral tre: chamise (Adenostoma Apiarius), ceanothus (Ceanothus crassifolius) e manzanita ( Glandulosa di Arctostaphylos).
Motivato dai risultati degli studi di laboratorio di cui sopra, il nostro scopo qui è di presentare una metodologia per caratterizzare la diffusione negli strati corona sia di superficie che di arbusto. Inoltre, ci proponiamo di chiarire alcune delle caratteristiche chiave che determinano il grado di interazione di strato di superficie-corona. A questo scopo, abbiamo sviluppato una metodologia di laboratorio sperimentale per studiare la transizione verticale di un fuoco che brucia in un wildland superficie combustibile ad un fuoco diffusione in un combustibile di arbusto con privilegi elevati. In questi tipi di fuochi, traduzione del fuoco per la corona di arbusto, noto come coronamento, può essere seguita da sostenuta diffusione nelle giuste condizioni. In generale, comportamento al fuoco chaparral è dettata dalla topografia, meteo e carburante19. È stato dimostrato che il vento influisce sulla velocità di rilascio di energia a combustibili5,3,8,20.
Fuoco diffuso nei combustibili porosi può essere vista come una serie di transizioni o soglie che devono essere attraversate per essere successo21. Energico, una particella di carburante si accende se la quantità di calore che riceve si traduce in una miscela di gas che con successo reagiscono con l'ossigeno. La fiamma risultante si diffonde se il calore dalla combustione particella si accende una particella di carburante adiacente. Il fuoco si propaga attraverso il terreno se è in grado di attraversare spazi vuoti tra gli elementi combustibili. Se la fiamma di un fuoco di superficie è in grado di propagarsi verticalmente nella corona di alberi e arbusti, un cambiamento significativo nel comportamento al fuoco, tra cui velocità di rilascio di calore aumentato, è osservato spesso a causa di una maggiore disponibilità di carburante. Energia termica dinamica degli incendi boschivi comprende diverse scale, dalla scala molto grande, ad esempio in mega-incendi che spesso richiedono modellistica climatologica, alla piccola scala che richiedono modellistica cinetica chimica scala. Qui, abbiamo a che fare con il comportamento di laboratorio Galleria del vento scala modellazione; per studi a scala chimica cellulosa combustione, si rimanda il lettore alle opere come Sullivan et al. 22
Dal 2001, abbiamo condotto una varietà di esperimenti esaminando alcuni del laboratorio scala energia soglie23,8,24,25,26, 27, con un'enfasi sui combustibili live associato chaparral. Mentre all'aperto misure di fuoco possono fornire risultati più realistici, l'ambiente controllato della galleria del vento consentono delineazione dell'impatto dei vari parametri. Controllo vento, ad esempio, è particolarmente importante per chaparral corona incendi che si verificano in regioni come la California meridionale dove foehn tipo venti, noti come venti di Santa Ana, sono driver tipico degli eventi di incendio. Perché una motivazione importante per la metodologia descritta qui è quello di studiare l'effetto del vento e altri parametri controllati su chaparral propagazione del fuoco, questo studio è stato svolto in galleria del vento scala laboratorio. Il lettore è diretto al lavoro da Silvani et al. 28 per misure in campo di temperatura in chaparral incendi simili a quelli qui presentati. Per misure in campo sull'effetto del vento sulla diffusione di fuoco, vedere Morandi et al. 29
Diversi parametri che influenzano la diffusione nei combustibili chaparral sono stati analizzati sperimentalmente da quantificare la probabilitàdi fuoco diffuso successo in carburante elevati letti8. L'attuale studio sperimentale prevede una metodologia sviluppata per studiare fuoco corona chaparral diffuse da modellazione superficiale carburanti e combustibili di corona all'interno della sezione di prova della galleria del vento a bassa velocità. Il combustibile di superficie è modellato con excelsior (legno secco tagliuzzato). Il letto di superficie combustibile è collocato al piano terra della galleria del vento sopra una scala standard (Vedi Figura 1). Che rappresenta il letto del combustibile di corona, un letto di combustibile con chamise era posizionato sopra il letto di superficie combustibile sospendendo il carburante da una piattaforma montata sul telaio di Galleria del vento (Vedi Figura 1). Entrambi i letti carburante vengono instrumentati per temperatura e misure di perdita di massa; geometria di fiamma è ottenuta da registrazioni video degli esperimenti. Parametri misurati includono perdita di massa, contenuto di umidità del combustibile e l'umidità relativa dell'aria. Parametri controllati sono stati la presenza di vento, distanza tra superficie combustibile letto e letto di combustibile di corona e la presenza di superficie combustibile. Il tasso di perdita di massa misurato può essere utilizzato per calcolare il tasso di rilascio di calore, che è definito come: 
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq1.jpg"> dove h è il calore di combustione di combustibile, m è la massa di combustibile, e t è il tempo.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig1.jpg"> 
Figura 1: messa a punto sperimentale Wind tunnel. Posizioni del letto del combustibile di corona, il letto di superficie combustibile e la ventola di tunnel sono stati etichettati per la comodità. Il letto di superficie combustibile è collocato al piano terra della galleria del vento sopra una scala standard. Che rappresenta il letto del combustibile di corona, un letto di combustibile con chamise era posizionato sopra il letto di superficie combustibile sospendendo il carburante da una piattaforma montata sul telaio di Galleria del vento. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Gli esperimenti si sono concentrati sulla comprensione del comportamento di chaparral corona incendi, in particolare dell'accensione, meccanismi di propagazione della fiamma e diffusione, fiamma su velocità e tassi di consumo di carburante. Per studiare l'interazione tra un fuoco di superficie e un fuoco di corona, sei configurazioni di letti di carburante di superficie e corona con e senza flusso di vento applicata, sono stati bruciati nella galleria del vento: carburante corona solo con e senza vento (2), la corona e letti di combustibile separati da in superficie due distanze con e senza vento (4). La tabella 1 riassume le configurazioni sperimentali con le 6 classi sperimentali. Nella tabella, il parametro di letto superficie combustibile denota se superficie combustibile era presente durante l'esperimento, il parametro di vento fa riferimento alla presenza di vento e altezza corona si riferisce alla distanza tra il fondo del letto di combustibile corona e la parte inferiore della superficie letto di combustibile. Umidità del combustibile è stato misurato per ogni esperimento ma non controllato, contenuto di umidità medio di carburante era 48%, mentre i valori minimi e massimo erano 18% al 68%, rispettivamente.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Classe</td>
			<td>Letto di superficie combustibile</td>
			<td>Vento</td>
			<td>Altezza corona</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>Assente</td>
			<td>Senza vento</td>
			<td>60 o 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>Assente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 o 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>Presente</td>
			<td>Senza vento</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>Presente</td>
			<td>Senza vento</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E</td>
			<td>Presente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td>Presente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabella 1: sperimentare configurazioni. Qui il parametro letto superficie combustibile denota se superficie combustibile era presente durante l'esperimento, il parametro di vento fa riferimento alla presenza di vento e altezza corona si riferisce alla distanza tra il fondo del letto di combustibile corona e il fondo del letto superficie combustibile.
Una bilancia elettronica misurato superficie combustibile massa e abbiamo sviluppato un sistema di perdita di massa personalizzata per lo strato di corona. Il sistema è costituito da singole celle di carico collegate ad ogni angolo del letto sospeso carburante. Videocamere di livello consumer registrato le fiamme visual; elaborazione di immagini dei dati visual utilizzando uno script personalizzato generato fiamma caratteristiche tra cui altezza e angolazione. Un programma è stato sviluppato per convertire i fotogrammi video da RGB (rosso/verde/blu) codifica in bianco e nero attraverso un processo di soglia di intensità della luce. Il bordo della fiamma è stato ottenuto dai fotogrammi video bianchi e nero. Altezza massima della fiamma è stato definito come il punto più alto del bordo della fiamma, altezze di fiamma istantanea inoltre sono state ottenute. In un'immagine, altezza della fiamma è stata misurata dalla base del letto di combustibile per il punto verticale massimo della fiamma. Tutti i codici di elaborazione così come l'interfaccia di controllo dello strumento progettato per questo protocollo è stati resi disponibile dagli autori qui attraverso il loro sito di accesso del software. Raccolta del combustibile dal vivo localmente e conducendo le ustioni sperimentale entro 24 h ridotto al minimo la perdita di umidità. Una matrice di termocoppia registrato temperatura del letto di combustibile nella direzione stream-wise del vento, che permette il calcolo del tasso di diffusione. La figura 1 Mostra un diagramma dell'installazione letto combustibile insieme con la disposizione di termocoppia. Seguono dettagli del protocollo sperimentale.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Wind Tunnel Instrumentation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cDAQ-9178 CompactDAQ Chassis</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>781156-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI-9213 C Series Temperature Input Module</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>785185-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI SignalExpress for Windows</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>779037-35&#160;</td>
			<td>Newest version, older version used for experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Temperature Nextel Insulated Thermocouple Elements</td>
			<td>Omega</td>
			<td>XC-24-K-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple Extension Wire with Polyvinyl Coated Wire and Tinned Copper Overbraid</td>
			<td>Omega</td>
			<td>EXPP-K-24S-TCB-P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra High Temperature Miniature Connectors</td>
			<td>Omega</td>
			<td>SHX-K-M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CompuTrac MAX 2000XL&#160;</td>
			<td>Arizona Instruments</td>
			<td>MAX-2000XL</td>
			<td>Discontinued, Newer Model Out</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kestrel 3000 Pocket Weather Meter</td>
			<td>Nielsen-Kellerman</td>
			<td>0830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Satorius CPA 34001S&#160;</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>25850314</td>
			<td>Discontinued Model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 Kg Micro Load Cell (X4)</td>
			<td>Robotshop.com</td>
			<td>RB-Phi-118</td>
			<td>Strain Gauge Load Cell</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phidget PhidgetBridge Wheatstone Bridge Sensor Interface</td>
			<td>Robotshop.com</td>
			<td>RB-Phi-107</td>
			<td>Interfaces with 4 load cells, performs signal amplification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#2 Stainless S-Biner (X4)</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>SB2-03-11</td>
			<td>Dual spring gate carabiners used to mount load cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 in. Malleable Iron C-Clamp</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td># 4011</td>
			<td>Used to mount load cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Personal Protective Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wildland Firefighter Nomex Shirt</td>
			<td>GSA Advantage</td>
			<td>SH35-5648</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fireline 6 oz Wildland Fire Pants</td>
			<td>GSA Advantage</td>
			<td>139702MR SEV16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fuels</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chamise</td>
			<td>Collected in situ</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Natural Shredded Wood Excelsior &#8211; Natural Coarse 50 lbs bail</td>
			<td>Paper Mart</td>
			<td>21-711-88</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bernzomatic UL100 Basic Propane Torch Kit</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>UL100KC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td>Convenience store</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video and Photography</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon D3000 10.2-MP DSLR camera with DX-format sensor and 3x 18x55mm Zoon-NIKKOR VR Image Stabilization Lens</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sony Handycam Camcorder DCR-SX85</td>
			<td>Amazon.com</td>
			<td>DCR-SX85</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI LabView</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>Student Version</td>
			<td>Used for instrument control and interfacing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB Student Version (MATLAB_R2014a)</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>Student Version&#160;</td>
			<td>Used for data post-processing including image processing</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wind tunnel experiments to study chaparral crown fires

Il presente protocollo presenta una tecnica di laboratorio progettata per studiare la diffusione e l'accensione del fuoco del chaparral corona. Gli esperimenti sono stati condotti in una galleria del vento di fuoco bassa velocità dove due strati distinti di carburante sono stati costruiti per rappresentare la superficie e corona del combustibile in chaparral. Chamise, un arbusto comune chaparral, compreso lo strato della parte superiore in tensione. Lo strato superficiale di carburante morto è stato costruito con l'excelsior (legno tagliuzzato). Abbiamo sviluppato una metodologia per misurare la perdita di massa, temperatura e fiamma altezza per entrambi i livelli carburante. Termocoppie esposto a ogni temperatura di strato stimato. Una videocamera catturato la fiamma visibile. Post-elaborazione di immagini digitali ha reso fiamma caratteristiche tra cui inclinazione altezza e fiamma. Uno strumento di perdita di massa corona personalizzato sviluppato internamente misurato l'evoluzione della massa dello strato corona durante la masterizzazione. Tendenze di perdita e temperatura massa ottenute utilizzando la teoria tecnica abbinato e altri studi empirici. In questo studio, presentiamo dettagliate procedure sperimentali e informazioni della strumentazione utilizzata. I risultati rappresentativi per il tasso di perdita di massa di combustibile e la temperatura depositata entro il letto del combustibile sono anche inclusi e discusso.

Corona e fiamma superficie altezza dati sono stati ottenuti dai dati dei video. Tendenze di altezza di fiamma tipico per gli esperimenti è presentato nella Figura 6. Fiamma altezza comportamento seguito che trovato in sole et al. 14
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig6.jpg"> 
Figura 6: corona fiamma altezza stimata. Qui U = 1 m/s, separazione di superficie-Corona d = 70 cm. Ciò corrisponde ad un esperimento di classe E rappresentativo. Altezza della fiamma è ottenuto dalla lavorazione di immagini dal video esperimento. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
L'evoluzione dell'altezza della fiamma nella Figura 6 è stato scelto perché mostra fiamma tipico comportamento di altezza per gli esperimenti con il vento. In questi tipi di esperimenti, le fiamme iniziare in piccole, ottenere grande vicino al centro del letto di combustibile, quindi decadranno con tempo come fiamme si avvicina alla fine del letto di combustibile. L'esperimento nella figura presentata è caso F (vento a 1m/s e distanza tra corona e superficie combustibile a 70 cm). In questo caso, il vento aiuta la fiamma per inclinare. A causa dell'inclinazione della fiamma, trasferimento di calore radiativo della fiamma per il letto del combustibile è rafforzata31. Come la fiamma viaggia attraverso il letto di combustibile si riscalda il combustibile davanti a sé. Il letto di combustibile metà sembra essere una posizione ottima dove è sufficiente preriscaldamento verificato su una grande quantità di combustibile per creare una grande fiamma. Alla fine del letto di combustibile viene pre-riscaldata, tuttavia, la quantità di carburante diventa limitata in modo che meno gas di pirolisi vengono rilasciati che si traduce in altezza della fiamma in diminuzione.
Tassi di consumo di carburante sono stati ottenuti per l'intero ambito di entrambi i letti carburante. L'evoluzione della perdita di massa per esperimenti selezionati è presentato nella Figura 7. Il parametro adimensionale M è il rapporto tra massa istantanea m e la massa iniziale m0. Tempo adimensionale Τ è il rapporto tra il tempo sperimentale t e il totale bruciare tempo tf, dove autonomia totale è definito come il tempo quando ha smesso di accensione fiammeggiante. L'evoluzione della perdita di massa nel corso di esperimenti seguita al comportamento previsto. Tre regioni generali sono state identificate dalle caratteristiche della curva di perdita di massa: accensione, fiammeggiante e fumanti, veda la Figura 7. Questo è stato un esperimento di caso F (vento a 1 m/s, la distanza tra la superficie e corona di 70 cm). Il contenuto di umidità del combustibile era 45%, umidità relativa è stata del 66% e la totale autonomia era 2,5 min. perdita di massa totale e tendenze del tasso di perdita di massa corrispondevano a quelli presentati da Rothermel32 e Freeborn et al. 33
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig7.jpg"> 
Figura 7: andamento dei consumi carburante. È raffigurato un esperimento rappresentanza di classe F, dove U = 1 m/s e superficie-Corona separazione d = 70 cm. combustione regioni sono etichettate nella trama (accensione, fiammeggiante e fumante). Per la maggior parte degli esperimenti è stata osservata la tendenza generalizzata con queste tre regioni. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Per illustrare le tendenze di perdita di massa per la superficie e la corona strati ottenuti da esperimenti descritti attraverso questa metodologia, i risultati per quattro esperimenti sono presentati nella Figura 8 e Figura 9. Media masterizzare volte per categorie sperimentale rappresentate dalla Figura 8 erano come segue: classe C e D in media 4,5 minuti e classe E e F in media 2,5 minuti. Come si può osservare, vento ha migliorato il tasso di perdita di massa e la totale autonomia.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig8.jpg"> 
Figura 8: perdita di massa del letto combustibile per esperimenti rappresentativi in superficie. I dati sono mostrati dagli esperimenti con vento a 1 m/s e senza vento, così come le due distanze di superficie-Corona testate: d = 60, 70 cm. perdita di massa dati qui sono indicati dalla bilancia digitale utilizzata per il letto di superficie combustibile. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig9.jpg"> 
Figura 9: Crown perdita di massa del letto combustibile per esperimenti rappresentante. I dati mostrano esperimenti con vento e senza vento come pure le due distanze di superficie-Corona testate. Perdita di massa dati qui viene ottenuta dalla strumentazione di cella di carico utilizzata per il letto di combustibile di corona. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig9large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Temperature del gas di fase sono state misurate per entrambi i letti carburante utilizzando sedici termocoppie entro i letti di carburante. Termocoppie sono etichettate T0-T15, Figura 4 raffigura la disposizione di termocoppia. Termocoppie T0-T09 sono stati collocati all'interno del letto di superficie combustibile, mentre T10 - T15 sono stati collocati all'interno del letto di combustibile di corona. Temperature di letto di combustibile corona per un esperimento selezionato sono presentate nella Figura 10.
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig10.jpg"> 
Figura 10: le temperature del gas di combustibile letto coronano letto combustibile. Disposizione di termocoppia è indicato nella Figura 4. Mostrato è un esperimento di classe B senza letto superficie combustibile e una velocità del vento di 1 m/s. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig10large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig11.jpg"> 
Figura 11: letture di temperatura derivanti dall'immissione non corretta delle termocoppie. Disposizione di termocoppia è indicato nella Figura 4. Raffigurati sono dati per corona letto temperatura del carburante dove le termocoppie sono state collocate in modo non corretto come risulta dalle temperature anormalmente basse. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56591/56591fig11large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
È importante notare che se le termocoppie non vengono inserite correttamente nel letto del combustibile, letture di temperatura sarà imprecise. Per esempio, dopo aver esaminato le letture di temperatura nell'esperimento rappresentato dalla Figura 11, è stato notato che le temperature per una delle termocoppie di letto di combustibile di corona (T15) era sotto il normale per la masterizzazione di condizioni. Queste ttemperature erano più vicini alle condizioni ambientali rispetto alle temperature fase gas di combustione chamise. Così, esso è stato arguito che in questo caso, la termocoppia T15 è rimasto fuori dal letto di combustibile attraverso l'esperimento.

Watch this Scientific Journal Video about Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires at JoVE.com

Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires

Questo protocollo descrive esperimenti di Galleria del vento progettati per studiare la transizione di un fuoco da terra per il baldacchino di arbusti chaparral.

Esperimenti di Galleria del vento per studiare Chaparral corona incendi

The present protocol presents a laboratory technique designed to study chaparral crown fire ignition and spread. Experiments were conducted in a low ...

wind-tunnel-experiments-to-study-chaparral-crown-fires

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

9.6K Views.  University of California, Riverside. Questo protocollo descrive esperimenti di Galleria del vento progettati per studiare la transizione di un fuoco da terra per il baldacchino di arbusti chaparral.

Video: Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. From the measured surface, 3D topographic maps can be subsequently analyzed using a variety of software packages to extract the information that is needed.
In this article we describe how white light interferometry, and optical profilometry (OP) in general, combined with generic surface analysis software, can be used for materials science and engineering tasks. In this article, a number of applications of white light interferometry for investigation of surface modifications in mass spectrometry, and wear phenomena in tribology and lubrication are demonstrated. We characterize the products of the interaction of semiconductors and metals with energetic ions (sputtering), and laser irradiation (ablation), as well as ex situ measurements of wear of tribological test specimens.
Specifically, we will discuss:
<ol class="lroman">
	<li>Aspects of traditional ion sputtering-based mass spectrometry such as sputtering rates/yields measurements on Si and Cu and subsequent time-to-depth conversion.</li>
	<li>Results of quantitative characterization of the interaction of femtosecond laser irradiation with a semiconductor surface. These results are important for applications such as ablation mass spectrometry, where the quantities of evaporated material can be studied and controlled via pulse duration and energy per pulse. Thus, by determining the crater geometry one can define depth and lateral resolution versus experimental setup conditions.</li>
	<li>Measurements of surface roughness parameters in two dimensions, and quantitative measurements of the surface wear that occur as a result of friction and wear tests.</li>
</ol>
Some inherent drawbacks, possible artifacts, and uncertainty assessments of the white light interferometry approach will be discussed and explained.

White light microscope interferometry is an optical, noncontact and quick method for measuring the topography of surfaces. It is shown how the method can be applied toward mechanical wear analysis, where wear scars on tribological test samples are analyzed; and in materials science to determine ion beam sputtering or laser ablation volumes and depths.

Caratterizzazione delle modificazioni superficiali di White Interferometria Luce: Applicazioni in Ion Sputtering, ablazione laser, ed esperimenti Tribologia

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Ricerca

Ingegneria

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for detailed observation, scenarios that make it challenging to observe with conventional imaging systems. One of these is the drop impact of liquids, which usually happens within one tenth of millisecond. To tackle this challenge, a fast imaging technique is introduced that combines a high-speed camera (capable of up to one million frames per second) with a macro lens with long working distance to bring the spatial resolution of the image down to 10 &#181;m/pixel. The imaging technique enables precise measurement of relevant fluid dynamic quantities, such as the flow field, the spreading distance and the splashing speed, from analysis of the recorded video. To demonstrate the capabilities of this visualization system, the impact dynamics when droplets of non-Newtonian fluids impinge on a flat hard surface are characterized. Two situations are considered: for oxidized liquid metal droplets we focus on the spreading behavior, and for densely packed suspensions we determine the onset of splashing. More generally, the combination of high temporal and spatial imaging resolution introduced here offers advantages for studying fast dynamics across a wide range of microscale phenomena.

Drop impact of non-Newtonian fluids is a complex process since different physical parameters influence the dynamics over a very short time (less than one tenth of a millisecond). A fast imaging technique is introduced in order to characterize the impact behaviors of different non-Newtonian fluids.

Scansione veloce per studiare goccia Impatto dinamica dei fluidi non newtoniani

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

Esperimenti di fiamma alla Advanced Light Source: nuove informazioni sui processi fuliggine Formazione

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

Utilizzo di microonde e campioni macroscopici di dielettrici solidi per studiare le proprietà fotoniche di Disordine Photonic Materials Bandgap

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at a frequency above the acoustic range (20 kHz). As a solid-state technology, ultrasonic lubrication can be used where conventional lubricants are unfeasible or undesirable. Further, ultrasonic lubrication allows for electrical modulation of the effective friction coefficient between two sliding surfaces. This property enables adaptive systems that modify their frictional state and associated dynamic response as the operating conditions change. Surface wear can also be reduced through ultrasonic lubrication. We developed a protocol to investigate the dependence of friction force reduction and wear reduction on the linear sliding velocity between ultrasonically lubricated surfaces. A pin-on-disc tribometer was built which differs from commercial units in that a piezoelectric stack is used to vibrate the pin at 22 kHz normal to the rotating disc surface. Friction and wear metrics including effective friction force, volume loss, and surface roughness are measured without and with ultrasonic vibrations at a constant pressure of 1 to 4 MPa and three different sliding velocities: 20.3, 40.6, and 87 mm/sec. An optical profilometer is utilized to characterize the wear surfaces. The effective friction force is reduced by 62% at 20.3 mm/sec. Consistently with existing theories for ultrasonic lubrication, the percent reduction in friction force diminishes with increasing speed, down to 29% friction force reduction at 87 mm/sec. Wear reduction remains essentially constant (49%) at the three speeds considered.

We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties.

Esperimenti su ultrasuoni lubrificazione Utilizzando un tribometro piezoelettrico-assistita e Profilometro ottico

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Visualizing Hyporheic Flow Through Bedforms Using Dye Experiments and Simulation

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute transport in rivers and many important biogeochemical processes. To improve understanding of these processes through visual demonstration, we created a hyporheic flow simulation in the multi-agent computer modeling platform NetLogo. The simulation shows virtual tracer flowing through a streambed covered with two-dimensional bedforms. Sediment, flow, and bedform characteristics are used as input variables for the model. We illustrate how these simulations match experimental observations from laboratory flume experiments based on measured input parameters. Dye is injected into the flume sediments to visualize the porewater flow. For comparison virtual tracer particles are placed at the same locations in the simulation. This coupled simulation and lab experiment has been used successfully in undergraduate and graduate laboratories to directly visualize river-porewater interactions and show how physically-based flow simulations can reproduce environmental phenomena. Students took photographs of the bed through the transparent flume walls and compared them to shapes of the dye at the same times in the simulation. This resulted in very similar trends, which allowed the students to better understand both the flow patterns and the mathematical model. The simulations also allow the user to quickly visualize the impact of each input parameter by running multiple simulations. This process can also be used in research applications to illustrate basic processes, relate interfacial fluxes and porewater transport, and support quantitative process-based modeling.

This manuscript describes how to create regular bedforms in a flume, visualize flow through the bedforms, and use computer simulations to simulate the hyporheic flow. The computer simulations compare well with the experimental observations. This coupled simulation and experiment is well-suited for both research and educational purposes.

Visualizzare iporreico flusso Attraverso Bedforms Utilizzando Esperimenti Dye e Simulazione

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most of their thrust with their large foreflippers. This protocol describes a robotic platform designed to study the hydrodynamic performance of the swimming California sea lion (Zalophus californianus). The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;). The kinematics of the sea lion&#39;s propulsive stroke are extracted from video data of unmarked, non-research sea lions at the Smithsonian Zoological Park (SNZ). Those data form the basis of the actuation motion of the robotic flipper presented here. The geometry of the robotic flipper is based a on high-resolution laser scan of a foreflipper of an adult female sea lion, scaled to about 60% of the full-scale flipper. The articulated model has three joints, mimicking the elbow, wrist and knuckle joint of the sea lion foreflipper. The robotic platform matches dynamics properties&#8212;Reynolds number and tip speed&#8212;of the animal when accelerating from rest. The robotic flipper can be used to determine the performance (forces and torques) and resulting flowfields.

A robotic platform is described that will be used to study the hydrodynamic performance&#8212;forces and flowfields&#8212;of the swimming California sea lion. The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;).

Una piattaforma robotica per studiare la Foreflipper della California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Measurements of Waves in a Wind-wave Tank Under Steady and Time-varying Wind Forcing

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water waves excited by time-dependent and steady wind forcing. Capacitance-type wave gauge and Laser Slope Gauge (LSG) are used to measure instantaneous water surface elevation and two components of the instantaneous surface slope at a number of locations along the test section of a wind-wave facility. The computer-controlled blower provides airflow over the water in the tank whose rate can vary in time. In the present experiments, the wind speed in the test section initially increases quickly from rest to the set value. It is then kept constant for the prescribed duration; finally, the airflow is shut down. At the beginning of each experimental run, the water surface is calm and there is no wind. Operation of the blower is initiated simultaneously with the acquisition of data provided by all sensors by a computer; data acquisition continues until the waves in the tank fully decay. Multiple independent runs performed under identical forcing conditions allow determining statistically reliable ensemble-averaged characteristic parameters that quantitatively describe wind-waves&#39; variation in time for the initial development stage as a function of fetch. The procedure also allows characterizing the spatial evolution of the wave field under steady wind forcing, as well as decay of waves in time, once the wind is shut down, as a function of fetch.

This manuscript describes a fully computer-controlled procedure that allows obtaining reliable statistical parameters from experiments of water waves excited by steady and unsteady wind forcing in a small-scale facility.

Misure delle onde in un serbatoio di ondata di vento sotto vento costante e variabili nel tempo costringendo

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water ...

Conducting Elevated Temperature Normal and Combined Pressure-Shear Plate Impact Experiments Via a Breech-end Sabot Heater System

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The method enables elevated temperature plate-impact experiments aimed towards probing dynamic behavior of materials under thermomechanical extremes, while mitigating several special experimental challenges faced while performing similar experiments using the conventional plate impact approach. Custom adaptations are made to the breech-end of a single-stage gas-gun at Case Western Reserve University; these adaptations include a precision-machined extension piece made from SAE 4340 steel, which is strategically designed to mate the existing gun-barrel while providing a high tolerance match to the bore and keyway. The extension piece contains a vertical cylindrical heater-well, which houses a heater assembly. A resistive coil heater-head, capable of reaching temperatures of up 1200 &#176;C, is attached to a vertical stem with axial/rotational degrees of freedoms; this enables thin metal specimens held at the front-end of a heat-resistant sabot to be heated uniformly across the diameter to the desired test temperatures. By heating the flyer plate (in this case, the sample) at the breech-end of the gun-barrel instead of at the target-end, several critical experimental challenges can be averted. These include: 1) severe changes in the alignment of the target plate during heating due to the thermal expansion of the several constituents of the target holder assembly; 2) challenges that arise due to the diagnostics elements, (i.e., polymer holographic gratings, and optical probes) being too close to the heated target assembly; 3) challenges that arise for target plates with an optical window, where crucial tolerances between the sample, bond layer, and window become increasingly difficult to maintain at high temperatures; 4) in the case of combined compression-shear plate impact experiments, the need for high-temperature resistant diffraction gratings for the measurement of transverse particle velocity at the free surface of the target; and 5) limitations imposed on the impact velocity necessary for unambiguous interpretation of the measured free surface velocity versus time profile due to thermal softening and possibly yielding of the bounding target plates.By utilizing the adaptations mentioned above, we present results from a series of reverse geometry normal plate impact experiments on commercial purity aluminum at a range of sample temperatures. These experiments show decreasing particle velocities in the impacted state, which are indicative of material softening (decrease in post-yield flow stress) with increasing sample temperatures.

Here, we present a detailed protocol of a new approach for conducting elevated temperature reverse normal plate impact, and combined pressure-and-shear plate impact. The approach involves the use of a breech-end resistive coil heater to heat a sample held at the front-end of a heat-resistant sabot to the desired temperature.

Lo svolgimento di elevata temperatura normale e combinato di pressione-taglio piatto impatto esperimenti tramite un sistema di riscaldamento-culatta Sabot

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The ...

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous studies on flowing liquid films have neglected the contributions of spatial structures of waves to the impact outcome, while this has recently been shown to have a significant influence on the drop impact dynamics. In this report, we outline a step-by-step procedure to investigate the effect of periodic inlet forcing of a flowing liquid film leading to the production of spatiotemporally regular wave structures on drop impact dynamics. A function generator in connection with a solenoid valve is used to excite these spatiotemporally regular wave structures on the film surface while the impact dynamics of uniform-sized droplets are captured using a high-speed camera. Three distinct regions are then studied; viz. the capillary wave region preceding the large wave peak, the flat film region, and the wave hump region. The effects of important dimensionless quantities such as film Reynolds, drop Weber and Ohnesorge numbers parameterized by the film flow rate, drop speed, and drop size are also examined. Our results show interesting, hitherto undiscovered dynamics brought about by this application of film inlet forcing of the flowing film for both low and high inertia drops.

A protocol to study the contributions of waves to droplet impact dynamics on flowing liquid films is presented.

Controllo del film di studiare i contributi delle onde a goccia impatto Dynamics su pellicole liquide sottile che scorre

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...