An evaluation of fire-plume properties simulated with the Fire Dynamics Simulator (FDS) and the Clark coupled wildfire model

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Abstract:

Before using a fluid dynamics physically based wildfire model to study wildfire, validation is necessary and model results need to be systematically and objectively analyzed and compared to real fires, which requires suitable data sets. Observational data from the Meteotron experiment are used to evaluate the fire-plume properties simulated by two fluid dynamics numerical wildfire models, the Fire Dynamics Simulator (FDS) and the Clark coupled atmosphere–fire model. Comparisons based on classical plume theory between numerical model and experimental Meteotron results show that plume theory, because of its simplifying assumptions, is a fair but restricted rendition of important plume-averaged properties. The study indicates that the FDS, an explicit and computationally demanding model, produces good agreement with the Meteotron results even at a relatively coarse horizontal grid size of 4 m for the FDS, while the coupled atmosphere–fire model, a less explicit and less computationally demanding model, can produce good agreement, but that the agreement is sensitive to surface vertical-grid sizes and the method by which the energy released from the fire is put into the atmosphere.

Avant d'utiliser un modèle de feu de forêt basé sur la dynamique des fluides pour étudier les feux de forêt, il est nécessaire de le valider. Les résultats doivent être systématiquement et objectivement analysés et comparés à de vrais feux, ce qui exige des ensembles de données appropriées. Les résultats provenant d'une expérience en météotron sont utilisés pour évaluer les propriétés du panache de feu simulé par deux modèles numériques de feux de forêt basés sur la dynamique des fluides : le simulateur de la dynamique des feux ou SDF et le modèle de Clark qui relie le feu et l'atmosphère. Les comparaisons basées sur la théorie classique du panache, entre les résultats du modèle numérique et les résultats expérimentaux obtenus en météotron, montrent que la théorie du panache, à cause de ses hypothèses simplistes, constitue une représentation acceptable mais restrictive de la moyenne des propriétés importantes du panache de feu. L'étude indique que le SDF, un modèle explicite et exigeant en termes de calcul, correspond bien aux résultats obtenus en météotron même pour un quadrillage horizontal grossier de 4 m pour le SDF, tandis que le modèle qui relie le feu et l'atmosphère, un modèle moins explicite et moins exigeant en termes de calcul, colle bien à la réalité mais est sensible aux dimensions du quadrillage de la surface verticale et à la méthode selon laquelle l'énergie émise par le feu est transférée dans l'atmosphère.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2006

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