野火模拟器中的湍流与飞火效应
大气与海洋物理
2016-04-08 v2
摘要
本文提出一种数学方法，用于将湍流和飞火等具有随机性质的现象的影响建模到现有野火模拟器中。该公式化提出火锋的传播是漂移分量（由不含湍流和飞火的现有野火模拟器获得）与随机涨落分量之和。随机效应的建模体现于一个概率密度函数，该函数描述了围绕由漂移分量给出的火周界的涨落。过去，该公式化已被应用于将这类随机效应纳入基于欧拉移动界面方法（即水平集方法（LSM））的野火模拟器，但在本文中，同一公式化被适配于基于拉格朗日前跟踪技术（即离散事件系统规范（DEVS））的野火模拟器。本研究的主要亮点是比较拉格朗日和欧拉移动界面方法在野火传播中的应用性能。使用简单的理想化数值实验来研究所提公式对DEVS的潜在适用性，并将其行为与LSM进行比较。结果表明，基于DEVS的野火传播模型定性地改进了其性能（例如，重现侧翼火和回火、因热空气和火屑预热燃料导致的火蔓延增加、跨无燃料区的火传播、次生火生成，……）。尽管此处呈现的结果未做任何验证工作且仅提供概念证明，但它们显示出朝向预期业务应用的强烈倾向。现有的基于LSM或DEVS的业务模拟器如WRF-SFIRE和ForeFire可分别作为理想的相同基础。
引用
@article{arxiv.1601.06272,
title = {Turbulence and fire-spotting effects into wild-land fire simulators},
author = {Inderpreet Kaur and Andrea Mentrelli and Frédéric Bosseur and Jean-Baptiste Filippi and Gianni Pagnini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.06272},
year = {2016}
}
备注
Accepted for publication in Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat