Estudo Experimental e Numérico da Ação do Vento na Propagação de Frentes Convergentes

Abstract

The aim of this paper is the study of junction fires as a type of extreme fire behaviour (EFB). This study will be based on the development of numerical simulations and experimental tests. The main purpose of analysing fire behaviour is his prediction in the future and consequently the adoption of preventive and control means . The numerical simulations were elaborated on the Fire Dynamics Simulator (FDS) and were based on real conditions. These were applied on different configurations and parameters. The experimental tests were carried out inside a wind tunnel provided by Fire Research Laboratory of the University of Coimbra (LEIF). The fuel used was pine needles (Pinus Pinaster) with a load like the one existent in a pinewood forest. Different configurations were also tested. Both methodologies intend to verify the influence of some parameters mainly in the rate of spread of the fire, but also in other phenomena like flow speed and temperature. These parameters are the angle between the two fire fronts (15º, 30º and 40º), the wind speed (0m/s, 1m/s, 2m/s and 3m/s), and the wind direction (same as propagation, perpendicular to propagation and opposite to propagation). Those parameters were combined between them. The purpose of studying numerical simulations in parallel with experimental tests is the ability to study some quantities in a more deepen way and to validate the results. Finally, it was concluded that wind plays one of the main roles in the development of junction fires.

Este trabalho tem como objetivo o estudo das frentes convergentes como um tipo de comportamento extremo do fogo, e será assente tanto no desenvolvimento de simulações numéricas como na realização de ensaios experimentais. Ao analisar o comportamento do fogo pretende-se que no futuro sejam possíveis a sua previsão e consequente adoção das medidas necessárias para o seu controlo. As simulações numéricas foram elaboradas no Fire Dynamics Simulator (FDS) e foram baseadas em condições reais. Estas foram aplicadas a diferentes configurações e parâmetros. Os ensaios experimentais foram realizados num túnel de vento no Laboratório de Estudos sobre Incêndios Florestais (LEIF). O combustível utilizado foi agulhas de pinheiro (Pinus Pinaster) com uma carga semelhante à que existiria numa situação real de pinhal e foram igualmente testadas diferentes configurações. Ambas as metodologias pretendem verificar qual a influência de alguns parâmetros na velocidade de propagação do fogo e noutros fenómenos como a velocidade de escoamento e a temperatura. Esses parâmetros são os ângulos entre as duas frentes (15º,30º e 40º), a velocidade do vento (0m/s, 1m/s, 2m/s, 3m/s) e a sua direção (mesma da propagação, perpendicular à propagação e oposta à propagação). Foram realizadas combinações entre estes parâmetros. A finalidade de estudar simulações numéricas em paralelo com ensaios laboratoriais prende-se com a capacidade de poder aprofundar os conhecimentos nas primeiras e validá-las com os segundos.Por fim, concluiu-se que o vento é de facto um dos fatores determinantes no que diz respeito ao desenvolvimento de frentes convergentes.