Relating flame radiation to home ignition using modeling and experimental crown fires

Abstract

Wildland-urban fire destruction depends on homes igniting and thus requires an examination of the ignition requirements. A physical-theoretical model, based on severe case conditions and ideal heat transfer characteristics, estimated wood wall ignition occurrence from flame radiation heating and piloted ignition requirements. Crown fire experiments provided an opportunity for assessing model reliability. The crown fire experiments were specifically instrumented with wood wall sections and heat flux sensors to investigate direct flame heating leading to home ignition during wildland fires. The experimental results indicated that the flame radiation model overestimated the structure-to-flame distance that would result in wood wall ignition. Wall sections that ignited during the experimental crown fires did not sustain flaming after crown fire burnout. The experiments also revealed that the forest canopy attenuated the flame radiation as the crown fire spread within the forest plot. Ignition modeling and the associated crown fire experiments described the flame-to-structure distance scale associated with flame heating related to wall ignition. Résumé :Les pertes causées par un feu de forêt en milieu urbain viennent des maisons qui s'enflamment et exigent par conséquent un examen des conditions requises pour qu'elles prennent feu. Un modèle à la fois physique et théo-rique, basé sur les conditions de cas sévères et les caractéristiques idéales de transfert de chaleur, a servi à estimer si un mur de bois s'enflammerait en étant soumis à la chaleur irradiante des flammes et à des conditions d'ignition contrôlées. Des feux de cime expérimentaux ont fourni une occasion d'évaluer la fiabilité du modèle. Les expériences avec des feux de cime ont été conçues avec des sections de mur de bois et des détecteurs de flux de chaleur pour étudier la chaleur directe des flammes qui met le feu aux maisons lors d'un feu de forêt. Les résultats expérimentaux montrent que le modèle de chaleur irradiante des flammes surestime la distance requise entre la structure et les flammes pour qu'un mur de bois s'enflamme. Les sections de mur qui se sont enflammées à la suite des feux de cime expérimentaux n'ont pas continué à produire de flammes après l'extinction des feux de cime. Ces expériences ont également montré que le couvert forestier a atténué l'irradiation des flammes pendant que les feux de cime se propageaient dans la parcelle de forêt. La modélisation de l'ignition et les feux de cime expérimentaux qui y sont associés donnent une idée de la distance entre les flammes et la structure qui est nécessaire pour que la chaleur des flammes mette le feu à un mur.[Traduit par la Rédaction] Cohen 1626

Heat and Mass Transfer in Fires: Scaling Laws, Ignition of Solid Fuels and Application to Forest Fires

“…Indeed, it is enhanced by the high porosity of the sample (95%) and its low mass, both contributors to dilution. However, ignition and smoke production times for higher heat flux values, that correspond to the usual conditions of fire spread [29,30], are very short and very close (see 30 kW / m 2 in Fig. 6) and they almost overlap.…”

Probabilistic prediction of wildfire economic losses to housing in Cyprus using Bayesian network analysis

“…Other studies use spatial simulation of fires (Ager et al 2010;Salis et al 2013;Mitsopoulos et al 2015;Platanianaki et al 2015). Only few studies compare model predictions with real-world data (Cohen 2000(Cohen , 2004.…”

Fire effects on the physical environment in the WUI using FIRETEC

“…Current building recommendations in the wildland-urban interface have been derived from fire safety tests on building materials using heat exposures (duration and magnitude) that are of different ranges from those produced by wildfires. Beyond the experimental data released after the International Crown Fire Experiment (Cohen 2004), there is a lack of characterisation of the thermal exposure of a building within a cleared area receiving hot gases and radiant fluxes from a crown fire. Modeling radiatives fluxes is challenging because of its extreme sensitivity to, among other parameters, gas temperature due to the fourth-power dependence of temperature of the emissive power.…”