流拓扑在风驱动野火传播中的作用
流体动力学
2025-04-23 v2 动力系统
摘要
野火通过风、燃料和地形之间的复杂相互作用传播，产生难以准确预测的复杂行为。本研究研究了风速度拓扑与野火传播动态之间的相互作用，旨在加深对野火传播模式的理解。我们通过引入三个不同的时间尺度重新审视了燃烧控制方程的无量纲化。这种方法揭示了两种新的无量纲数，与仅考虑单一时间尺度的传统无量纲化形成对比。通过量纲分析，我们解析地确定了瞬态野火行为的关键决定因素，并建立了一个状态中性曲线，表明在特定无量纲数组合下初始野火会熄灭。随后，我们使用有限差分法开发了一个野火传输求解器，集成了紧致格式和隐式-显式Runge-Kutta方法。我们探讨了稳定和不稳定流形在风速度中对稳态风条件下野火传输的影响，强调了无量纲数的作用。此外，我们考虑了基准非稳态双涡流，并研究了非稳态风拓扑对野火传播的影响，使用传递函数方法量化了野火对不同风振荡频率和振幅的响应。结果与用于表征流形与野火传播对应关系的拉格朗日相干结构（LCS）进行了比较。利用从风拓扑计算的流形的综合方法为各种风场情景下的野火动力学提供了有价值的见解，为改进预测建模和管理策略提供了潜在工具。
引用
@article{arxiv.2411.04007,
title = {Role of flow topology in wind-driven wildfire propagation},
author = {Siva Viknesh and Ali Tohidi and Fatemeh Afghah and Rob Stoll and Amirhossein Arzani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.04007},
year = {2025}
}