При проведении эксперимента рассматривается хвоя размером 2—3 см, уложенная толщ. ~ 15 мм на пластине длиной 34 см, шириной 6 см. Результаты предоставленных экспериментальных данных приведены в табл..1
Таблица 1.
Экспериментальные данные
Здесь:
Θ (г/см2) — плотность засыпки
η (%) — доля сгоревшего вещества
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
uгор (см/с) — скорость распространения пламени
Физическая постановка задачи
В экспериментальной установке поддерживается постоянная скорость потока воздуха на удалении от исследуемого образца. Образец находится на лотке, наклонённом на угол α по отношению к потоку воздуха. Горючий материал моделируется как пористая однородная сплошная среда [2]. Скорость движения газовой фазы внутри слоя хвои на несколько порядков ниже скорости ветра, что препятствует доступу кислорода из-за пределов пластины. Поэтому предполагается, что горение в насыпном слое происходит преимущественно на поверхности [1].
Математическая постановка задачи и алгоритм ее решения
На первом этапе моделируется обтекание исследуемого образца в лотке
· уравнение неразрывности газовой фазы
+
(1)
В свободном пространстве для расчёта скоростей используются соотношения
(2)
(3)
Внутри горючего материала скорости определяются соотношением
, (4)
(5)
На рис. 1. Показана геометрия рассматриваемой задачи и ориентация осей координат.
Рисунок 1. Геометрия рассматриваемой задачи
После получения стационарного решения, предполагается, что поле скоростей за пределами горючего материала не меняется существенно ввиду низкой интенсивности горения. На основании этого, расчёт поля скоростей во время горения производится только внутри образца, при этом влияние на поле скоростей оказывает давление, сформированное на границах образца [3].
· уравнение сохранения концентраций компонентов газовой фазы
, (7)
· уравнение состояния газовой фазы
где: 
— удельная теплоемкость, истинная плотность и объемная доля газовой фазы соответственно;
· уравнения сохранения объемных долей компонентов твердой фазы
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
, (9)
массовые скорости реакций пиролиза сухого органического вещества РГМ, испарения влаги, горения конденсированных продуктов пиролиза, горения летучих продуктов пиролиза соответственно
)
)
) , (10)
, 
(11)
· массовые скорости образования компонентов газовой фазы
(12)
Вид уравнения сохранения энергии зависит от того, какая модель излучения выбирается [5].
Сравнение расчётных и экспериментальных данных по скоростям распространения
Таблица 2.
Сравнение расчетных и экспериментальных данных
Вывод
Полученные результаты говорят о верности подхода к построению физической математической модели процесса распространения пожара, и выбора численного метода для ее решения. Что позволяет сделать выводы о целесообразности дальнейших исследований по применению построенной модели для моделирования поведения лесных пожаров. Дальнейший анализ экспериментальных данных и их сравнение с результатами работы программной модели, позволит оценить, какую модель излучения целесообразно выбирать для тех или иных видов леса и условий окружающей среды, что должно увеличить точность предсказаний в каждом конкретном случае.
Список литературы:
1.Фильков А.И., Кузнецов В.Т., Новиков Д.В. и др. Кинетические исследования процесса пиролиза торфа. Томск. Изд-во Том. ун-та, 2012.
2.Харук Е.В. Проницаемость древесины газами и жидкостями. Новосибирск: Наука, 1976, — 187 с.
3.Chris Lautenberger, Carlos Fernandez-Pello. A model for the oxidative pyrolysis of wood. University of California, Berkeley, Berkeley, USA. 2009.
4.Korobeinichev O.P., Liliya Kataeva, Dominique Cancellieri. 2013, Wildfire Chemistry. The Kinetics and the Mechanism of Fuels Pyrolysis, their Ignition and Combustion, IV Fire Behavior and Fuels CONFERENCE, St. Petersburg
5.Linn R.R. A transport Model for Prediction of wildfire Behavior Los Alamos National Laboratory. 1997. — 194 p.