Simulação da propagação de incêndios florestais

Abstract

A motivação para este projeto vem do facto de não existirem recursos de aplicação de modelos de propagação de incêndios florestais que sejam dinâmicos com base no ambiente circundante do volume de biomassa e o respetivo ponto de ignição. De momento existe, no mercado ou fora dele, apenas soluções empíricas de aplicação dos modelos existentes com a introdução e processamento das variáveis de entrada. Esta dissertação foca-se na modelação e simulação da propagação de incêndios florestais, analisando a influência das consequências físicas e químicas da combustão da biomassa no ambiente circundante e como estas facilitam a sua propagação. Esta simulação é efetuada com o uso do solver de dinâmica de fluidos computacional (CFD) FLUENT para a simulação do modelo duma maneira não empírica. Neste estudo foram testadas diferentes condições de fronteira para descrever a libertação da energia da combustão da biomassa. A ilustração dos resultados computacionais é comparada com os dados obtidos na literatura onde foi ensaiado o comportamento do fogo em condições controladas permitindo um melhor entendimento do componente da convecção nos incêndios florestais. Os resultados do presente estudo, nomeadamente a criação de plumas de correntes ascendentes vindas do fenómeno da convecção mostram um comportamento semelhante ao observado experimentalmente.

The motivation for this project comes from the fact that there are no resources for applying forest fire propagation models that are dynamic, based on the surrounding environment of the biomass volume and its active flame zone. At the moment there are only empirical solutions for the application of existing models on the market or outside of it, with the introduction and processing of input variables. This dissertation focuses on the modeling and simulation of the propagation of forest fires, analyzing the influence of the physical and chemical consequences of biomass combustion in the surrounding environment and how they facilitate its propagation. This simulation is performed using the FLUENT computational fluid dynamics (CFD) solver for the simulation of the model in a non-empirical manner. In this study, different boundary conditions were tested to describe the energy release from biomass combustion. The illustration of the computational results is compared with the data obtained in the literature where the behavior of the fire under controlled conditions was tested allowing a clearer understanding of the wildfire’s convection component. The results of the present study, namely the behavior of ascending air currents due to the convection phenomenon, show a behavior similar to that observed experimentally.