Discrete event front tracking simulator of a physical fire spread model

International audienceSimulation of moving interfaces, like a fire front usually requires the resolution of a large scale and detailed domain. Such computing involves the use of supercomputers to process the large amount of data and calculations. This limitation is mainly due to the fact that large scale of space and time is usually split into nodes, cells or matrices, and the solving methods often require small time steps. This paper presents a novel method that enables the simulation of large scale/high resolution systems by focusing on the interface. Unlike the conventional explicit and implicit integration schemes, it is based on the discrete-event approach, which describes time advance in terms of increments of physical quantities rather than discrete time stepping. Space as well is not split into discrete nodes or cells, but we use polygons with real coordinates. The system is described by the behaviour of its interface, and evolves by computing collision events of this interface in the simulation. As this simulation technique is suited for a class of models that can explicitly provide rate of spread for a given configuration, we developed a specific radiation based propagation model of physical wildland fire. Simulations of a real large scale fire performed with an implementation of our method provide very interesting results in less than 30 seconds with a 3 metres resolution with current personal computers

Modélisation de la propagation d'un feu de végétation par thermographie infrarouge

Ce travail porte sur l'utilisation d'une caméra infrarouge pour la détermination des paramètres d'un modèle de propagation semi-physique. Pour cela, un modèle de propagation simplifié a été développé. Ce modèle est une simplification du modèle de propagation d'un feu de litière développé par l'équipe " feux " de l'Université de Corse. C'est un modèle à une équation représentant de manière globale les échanges entre la zone de combustion et son environnement immédiat. Il est qualifié de semi-physique car il a un noyau physique et contient une part d'empirisme pour l'identification des paramètres. La température est une variable importante pour notre démarche, il faudra connaître ses variations au cours du temps. Jusqu'à présent la température était mesurée par thermocouple. Notre équipe s'oriente vers un passage à l'échelle du terrain. En sachant que nos paramètres sont liés aux dimensions du feu et dans un but opérationnel, une simplification du modèle ainsi que de la méthode d'identification est donc nécessaire afin d'avoir un temps de calcul inférieur au temps réel. Cependant l'utilisation de thermocouples pour la mesure des températures présente des inconvénients évidents. C'est pour cette raison que l'emploi d'une caméra infrarouge paraît plus adapté. La caméra utilisée pour cette étude est une caméra matricielle. Elle fournit des données de sorties appelées niveaux numériques DL proportionnels aux flux. Une des difficultés rencontrées lors de mesure par thermographie est la conversion de niveau numérique en température. En effet, pour établir cette correspondance, il existe un formalisme qui découle de la loi de Planck. Une méthode originale a été proposée pour la mesure de température des flammes. Ainsi, pour une gamme de température ou une configuration donnée de la caméra infrarouge, nous pouvons représenter la réponse de l'appareil par une loi en T4 proportionnelle aux niveaux numériques. Cette conversion a été testée pour plusieurs types de flamme ce qui a permis de montrer qu'une caméra infrarouge peut-être utilisée comme mesureur de température dans le suivi de feux réels. Dans les flammes, il y a des zones de température quasi-constante, les paramètres de notre relation sont donc inchangés. Le calcul de la température de flamme pour quelques végétaux, nous a permis de valider notre relation de conversion des niveaux numériques en température. Cette température dépend de la concentration de dioxygène. Pour la déterminer, lors d'une réaction de combustion, le modèle stoechiométrique ne convient pas, les températures sont surestimées. Une évolution d'un modèle adiabatique est donc proposée, en tenant compte de l'excès de dioxygène contenu dans une forme géométrique conique. Ce modèle adiabatique amélioré est appliqué et validé par l'éthanol et quelques végétaux.CORTE-BU (200962101) / SudocSudocFranceF

Generalized Blaze Flash, a "flashover" behavior for forest fires - Analysis from the firefighter's point of view

International audienceThe phenomenon called ‘flashover’ or ‘eruptive fire’ in forest fires is characterized by a sudden change in fire behavior: everything seems to burst into flames instantly and firefighters are over-whelmed by a sort of eruption, spreading at a speed at far several meters per second. Unfortu-nately it has cost several lives in the past. The reasons for such an accident always create contro-versy in the Research field. Different theories are highlighted and especially two major axes are currently subject to discussion because they are very popular among people involved in fire-fighting. The one with regard to VOCs emissions is the best-known among firemen. Under great heat, during summer or with a fire approaching, plants emit VOCs and the more the temper-ature grows, the more the amount of VOCs emitted grows. Under specific conditions (essentially topographical, meteorological and atmospheric) the cloud of gas can accumulate in an appropriate zone. The concentration of VOCs may therefore reach the Lower Explosive Limit, triggering the burst of the cloud when in contact with the fire. The second theory depends on physical considera-tions. An example is based on a convective flow created by the fire itself. When a fire spreads on a slope, it creates an aspiration phenomenon in a way to supply the fire with oxygen. The more this phenomenon is important, the more the flames tilt and increase the rate of speed, needing even more oxygen and thus induced flow. This vicious circle can stabilize or have an erratic behavior to trigger off a fire eruption. This article presents these two theories, and especially the new advanc-es on this research subject

How 10 years of physical assumptions led to the development of the Balbi model, from labor-atory scale to field scale

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Upslope fire and eruptive fire

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Effet d’un champ magnétique sur des réactions chimiques en présence d’une décharge

On étudie l’effet d’un champ magnétique sur une réaction chimique induite par une décharge hyperfréquence. On observe des modifications des résultats de cette réaction ; certaines sont liées à la résonance cyclotron des électrons du plasma

A review of current knowledge of wildfire firefighter safety zones

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Wildland Fire Behaviour Case Studies and Fuel Models for Landscape-Scale Fire Modeling

This work presents the extension of a physical model for the spreading of surface fire at landscape scale. In previous work, the model was validated at laboratory scale for fire spreading across litters. The model was then modified to consider the structure of actual vegetation and was included in the wildland fire calculation system Forefire that allows converting the two-dimensional model of fire spread to three dimensions, taking into account spatial information. Two wildland fire behavior case studies were elaborated and used as a basis to test the simulator. Both fires were reconstructed, paying attention to the vegetation mapping, fire history, and meteorological data. The local calibration of the simulator required the development of appropriate fuel models for shrubland vegetation (maquis) for use with the model of fire spread. This study showed the capabilities of the simulator during the typical drought season characterizing the Mediterranean climate when most wildfires occur