Des chercheurs du département d'ingénierie de protection contre les incendies (FPE) de l'Université du Maryland ont publié une revue des « tourbillons de feu » - un puissant vortex de flammes tourbillonnantes, souvent la force destructrice des incendies urbains et de forêt - dans le Revue annuelle de la mécanique des fluides . leur taille, caractère imprévisible, et la capacité de propulser des braises ardentes (c. brandons) loin dans les airs présentent de nombreuses raisons de les étudier, pourtant ces flammes tourbillonnantes sont encore mal comprises.

La revue – co-écrite par le postdoctorant FPE Ali Tohidi et Huahua Xiao, un associé de recherche du Département de génie aérospatial (AE) - couvre le développement du domaine, compréhension actuelle, et une orientation future pour la recherche.

L'article commence par un aperçu des facteurs influents qui régissent la dynamique du tourbillon de feu, comme la vitesse du vent, Température, effets de circulation, et type de carburant. Les tourbillons de feu sont généralement formés en laboratoire par des murs ou des ventilateurs; cependant, une gamme variée de conditions ont été observées pour former des tourbillons de feu dans la nature, où ils peuvent atteindre plus de 1, 000 pieds de haut avec des températures supérieures à 2, 000 degrés Fahrenheit. Les conditions courantes de formation de tourbillons de feu comprennent les vents au-dessus d'un feu en forme de L, du côté protégé d'une pente, et en aval d'un large panache d'incendie. Il y a trois critères essentiels à la formation de tout tourbillon :une source de feu, un mécanisme de tourbillonnement (comme le vent ou des obstacles), et une force de frottement au fond pour la formation de la couche limite.

La circulation - une mesure de la rotation des particules fluides (dans un contour fermé) autour de leur centre de masse - est le principal facteur qui distingue les tourbillons de feu des feux non tourbillonnants. Dans un tourbillon de feu, la hauteur des flammes et la vitesse de combustion du feu augmentent considérablement - les mécanismes responsables de ces caractéristiques sont encore en débat. De plus, l'éventail des conditions responsables de la formation de tourbillons de feu n'est pas encore entièrement compris.

"Bien que cette publication ait fourni une large revue du domaine, nécessaire au développement futur, " a déclaré Michael Gollner, professeur agrégé FPE et chercheur principal (PI) sur la revue, "il reste encore beaucoup à faire pour comprendre comment se forment les tourbillons de feu, leur structure interne, et les effets du rôle qu'ils jouent lors d'incendies extrêmes."

Tohidi a ajouté, "Ce qui est le plus excitant dans cette revue, ce sont les nombreuses opportunités de recherche et de développement futurs. L'application de nouveaux modèles numériques nous ouvrira les yeux sur tous les mécanismes fascinants qui se produisent dans les tourbillons de feu, qui pourraient être utilisés à l'avenir pour exploiter leur intensité pour une combustion plus efficace."

Le 'tourbillon bleu, ' une découverte récente à l'UMD A. James Clark School of Engineering, présente justement une telle opportunité. Xiao, Gollner, et Elaine Oran (professeur AE) ont découvert le phénomène sans suie, qui a inspiré l'utilisation de tourbillons de feu pour fournir une solution plus efficace pour l'assainissement des déversements d'hydrocarbures et, potentiellement, combustion propre. Si cette forme de combustion pouvait être reproduite à plus grande échelle, il pourrait améliorer considérablement l'efficacité de la combustion directe de combustibles liquides. Gollner et Oran ont récemment reçu un financement de la Division de la préparation aux déversements d'hydrocarbures du Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE) pour poursuivre leur étude des tourbillons d'incendie spécifiquement pour l'assainissement des déversements d'hydrocarbures.