熱輻射是造成森林火災(zāi)蔓延以及對流和傳導(dǎo)的三種熱傳遞類型之一。在大多數(shù)森林火災(zāi)模型中，已經(jīng)考慮了通過輻射的熱傳遞來預(yù)測傳播。在沒有風(fēng)的情況下，火焰前鋒在均勻的水平燃料床中傳播是主要的機(jī)制。

在森林火災(zāi)傳播的完整理論模型中，與火焰相關(guān)的消光系數(shù)和輻射強(qiáng)度是解決輻射傳遞方程的必要參數(shù)。但是，在簡化的理論模型中，火焰發(fā)射率是必需的參數(shù)。通常根據(jù)火焰溫度和發(fā)射率，并考慮火焰與火焰前沿之前的燃料之間的視線因數(shù)，來計(jì)算輻射的熱傳遞。火焰溫度和發(fā)射率無法輕易通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評估，因?yàn)樯执蠡鹌陂g產(chǎn)生的火焰是異質(zhì)且湍流的。

圖為林木燃燒

一些研究已經(jīng)使用各種方法來測量森林火災(zāi)火焰的發(fā)射率。近年來，在與森林火災(zāi)相關(guān)的應(yīng)用中，紅外熱像儀的使用有所增加。紅外系統(tǒng)的行為類似于由二維傳感器陣列形成的熱通量換能器，并且可以通過指定環(huán)境溫度，相對濕度，距離和所觀察對象的發(fā)射率，將傳感器的信號轉(zhuǎn)換為溫度。因此，使用紅外熱像儀進(jìn)行定量熱測量需要對研究對象（即森林火災(zāi)應(yīng)用中的火焰或燃燒的燃料床）的發(fā)射率進(jìn)行良好的估算。利用了紅外熱像儀的空間分辨率來計(jì)算森林燃料火焰的發(fā)射率。

火焰發(fā)射率的概念通常用于解決森林火災(zāi)傳播過程中的輻射傳熱問題。為了表征火焰的發(fā)射，由于火焰的發(fā)射是由變化的半透明體積產(chǎn)生的，因此必須做出一種等效的介質(zhì)假設(shè)。

圖為紅外熱成像

此處獲得的發(fā)射率值與火焰厚度呈指數(shù)關(guān)系。獲得了兩種不同的消光系數(shù)：方法1的消光系數(shù)為0.48，方法2的消光系數(shù)為0.72?；鹧娴陌l(fā)射率不受濃度為每千克燃料0.75升稀釋液的長期阻燃產(chǎn)品的影響。應(yīng)用兩種不同的基于紅外熱成像的方法來計(jì)算火焰發(fā)射率。準(zhǔn)備了9個直徑為0.3–2.5 m的圓形燃料床，它們是地中海常見的物種，并作為固定火燃燒。紅外熱像儀兩種方法均觀察到火焰發(fā)射率與火焰厚度之間的指數(shù)相關(guān)性。根據(jù)這項(xiàng)研究的結(jié)果，只有厚于3.2 m的火焰才具有接近黑體（0.9）的發(fā)射率，并且相關(guān)的消光系數(shù)為0.72。

參考文獻(xiàn)

2010. A` gueda, E. Pastor, Y. Pe′rez, E. Planas. Experimental study of the emissivity of flames resulting from the combustion of forest fuels. International Journal of Thermal Sciences. 2010.