Огненный вихрь, или огненный дьявол - это не только герой компьютерной игры Heroes of the Storm, но еще и название экстремально сильных пожаров, характеризующихся большой высотой - до сотен метров - и огромной разрушающей способностью. 

Заместитель директора Ведущей лаборатории по исследованию пожаров Университета науки и технологии Китая в Хэфее профессор Найан Лиу рассказал на 9-м Международном семинаре по структуре пламени, организованном Институтом химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, о проводимых в лаборатории исследованиях турбулентных пламен, моделирующих огненные вихри.

Профессор Лиу привел статистические данные, согласно которым огненные вихри, или по-английски "Fire Swirls", входят в число редко встречающихся - на их долю приходится 5% от всех возгораний - экстремально сильных пожаров. Но, несмотря на такие эпизодические появления, экстремальные пожары наносят 97 % ущерба, включая материальный урон и стоимость пожаротушения.

- Огненные вихри возникают, если во время пожара внезапно налетает сильный ветер: он закручивает пламя, а вращение, в свою очередь вытягивает огонь вверх - возникает своеобразный огненный смерч. Самый высокий подобный пожар, около 600 метров в высоту, был зарегистрирован в 1940-х или 1950-х годах прошлого века. Очень немногие лаборатории и институты изучают это явление, вероятно из-за того, что оно редко возникает и поэтому считается не слишком важным, - подчеркнул Найан Лиу.

По понятным причинам исследование огненных вихрей в их "естественной среде обитания" невозможно, поэтому в лаборатории по исследованию пожаров Университета науки и технологии Китая используется специальная установка - по сути, шкаф из термостойких стекол, размером 2 м х 2 м х 15 м.

- Сложности при исследовании возникают из-за эффекта масштабирования: при переходе на каждый новый масштаб основной способ контроля пламени меняется. Модельные "пожары" в нашей лаборатории создаются трех размеров: маленького - диаметром и высотой в несколько сантиметров, среднего - диаметром 10 - 30 см и большого - диаметром более 60 см. Характеристики пламени, которые мы получаем в результате эксперимента, можно экстраполировать на большие пожары. Также наша лаборатория сотрудничает с учеными из Португалии, где проводятся полевые эксперименты: создаются экспериментальные пожары вне лаборатории - но и там мы не можем "сделать" пожары с высотой пламени в сотни метров, - рассказал профессор.

Что касается результатов, ожидаемых от исследований огненных вихрей, профессор Лиу считает, что, прежде всего, нужно понять физические механизмы, лежащие в основе этого явления, а потом разработать инженерные модели для предсказания и предотвращения экстремальных пожаров. Сейчас имеются компьютерные программы, предсказывающие, например, скорость распространения пламени и другие характеристики пожара, но погрешность этих прогнозов может быть от 50 % до 100 %: допустим, расчетная скорость распространения пожара составляет 2 м/с, но в реальности она оказывается равной 4 м/с.

- Все больше людей начинают понимать, что у нас нет хороших инструментов для прогнозирования экстремальных пожаров, поэтому мы рассчитываем занять эту пока свободную для исследований нишу и повысить точность предсказаний, - высказал свои соображения ученый.

У лаборатории есть опыт сотрудничества с пожарными службами Китая: им пригодились результаты совместной работы группы профессора Лиу и лаборатории кинетики процессов горения ИХКГ СО РАН. В рамках двух совместных проектов российские и китайские ученые исследовали механизмы распространения огня во время лесных низовых пожаров.

- Используя модели, полученные в результате исследований распространения огня по поверхности, мы разработали программное обеспечение, и предоставили его пожарным. Они встроили эти модели в свою компьютерную систему для предсказания возгораний, и оказалось, что наши разработки в комбинации с другими характеристиками - влажностью, направлением ветра, топографическими условиями, - позволяют успешно предотвращать пожары. Наша модель используется, чтобы оценить риск возникновения возгораний, и, если он велик, пожарные службы принимают меры - например, запрещают или ограничивают посещение леса на некоторое время, - поделился исследователь.

Также профессор Лиу высоко оценил работы сибирских ученых, представленные на семинаре, в частности, его заинтересовал доклад директора Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, члена-корреспондента РАН Дмитрия Марковича Марковича
, посвященный когерентным структурам в турбулентном закрученном пламени.

- Я заметил, что у нас очень схожие интересы в области исследования турбулентного пламени. Мы обменялись контактами, и, я думаю, у нас может получиться интересное сотрудничество, - заключил Найан Лиу.

Надежда Дмитриева

Источники

Огненный дьявол - что это и зачем его изучать
Наука в Сибири (sbras.info), 18/08/2017

Похожие новости

  • 25/07/2016

    Сибирская наука на службе авиации России

    ​На XVIII Международной конференции по методам аэрофизических исследований ICMAR 2016, прошедшей в Перми, ученые со всей России представили и обсудили разработки, призванные вывести отечественную авиацию на новый уровень.
    977
  • 24/05/2017

    Омские промышленники интересуются разработками СО РАН

    ​​Делегация представителей высокотехнологичной индустрии Омской области посетила институты новосибирского Академгородка. Свыше 20 главных инженеров, конструкторов и специалистов омских предприятий — ФНПЦ «Прогресс», «Омское машиностроительное КБ», «Омсктрансмаш», «Высокие технологии» и «Омский НИИ приборостроения» (ОНИИП) — встретились с председателем Сибирского отделения РАН академиком Александром Леонидовичем Асеевым и его советником доктором физико-математических наук Геннадием Алексеевичем Сапожниковым.
    373
  • 07/09/2017

    Юбилей ИГиЛ СО РАН собрал научный форум

    В новосибирском Академгородке проходит Всероссийская конференция с международным участием «Современные проблемы механики сплошных сред и физики взрыва», посвященная 60-летию Института гидродинамики им.
    105
  • 03/09/2017

    Дмитрий Маркович: Масштабы молодёжи нас устраивают

    ​2017 год стал для Института теплофизики СО РАН годом перемен — здесь впервые за 20 лет сменился директор. Коллектив одного из крупнейших академических институтов энергетического профиля России возглавил доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Дмитрий Маркович.
    120
  • 11/07/2016

    Ученые СО РАН приоткрывают тайны разработок

    Как возникают идеи проектов? Кто готовит чертежи и детали, а затем проводит сборку и тестирование? И какие проблемы приходится решать до того, как нажать на кнопку «Пуск». Об этом рассказывают ученые новосибирского Академгородка.
    921
  • 07/09/2016

    Дмитрий Маркович: будущее Института теплофизики СО РАН вижу весьма востребованным

    ​Без теплофизики не построить электростанцию и не отправить спутник на орбиту. Член-корр. РАН Дмитрий Маркович, замдиректора по науке Института теплофизики СО РАН, готов доказать государству и бизнесу - без науки ничего не получитсяБез знаний, которые дает теплофизика, нельзя построить электростанцию или отправить на орбиту космический аппарат.
    1246
  • 07/09/2017

    Ученые соберутся в новосибирском Академгородке обсудить будущие эксперименты на МКС

    ​11-15 сентября в Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН и НГУ состоится конференция "Двухфазные системы для космического и наземного применения" ("Two-PhaseSystems for Space and Ground Applications").
    136
  • 12/09/2017

    Новосибирские физики планируют провести эксперименты на китайской космической станции

    Специалисты новосибирского Института теплофизики (ИТ) СО РАН планируют провести три эксперимента по изучению различных физических процессов на китайской космической станции, первый модуль которой должен быть запущен в 2020 году.
    72
  • 29/11/2016

    Новосибирские ученые будут сотрудничать с Севастопольским государственным университетом

    ​В сотрудничестве с Севастопольским государственным университетом в сфере энергоэффективности заинтересованы крупные предприятия энергетической отрасли.  С представителями власти, науки и промышленности Сибирского региона встретился профессор кафедры «Возобновляемые источники энергии» Института ядерной энергии и промышленности СевГУ Владимир Сафронов на XII Новосибирском инновационно-инвестиционном форуме по направлению «Инновационная энергетика».
    581
  • 05/10/2016

    Крым заинтересовался разработками СО РАН

    ​Недавно в Ялте состоялось ведущее мероприятие в области российской энергетики - Ялтинская энергетическая конференция "Новая энергия - взгляд в будущее".  В рамках конференции прошло семь круглых столов, на которых обсуждались актуальные вопросы развития энергосистемы России и Крыма и энергосберегающие технологии.
    617