Представлены результаты дистанционного зондирования дымового шлейфа над модельным очагом природного пожара с использованием специализированного лидара, принцип работы которого основан на эффекте увеличения обратного рассеяния, регистрирующего оптическую турбулентность. Расстояние до очага горения составляло 1600 м, площадь модельного пожара варьировалась: 1, 9 и 25 м2. Установлено, что во время горения лидар фиксировал повышение эхосигнала в основном приемном канале, регистрирующем аэрозольное рассеяние и турбулентную компоненту, относительно эхосигнала в дополнительном приемном канале, регистрирующем только аэрозоль. Ширина дымового шлейфа не превышала 20 м, повышение основного эхосигнала наблюдалось сразу за шлейфом в интервале расстояний от 0 до 600 м. В данном эксперименте шлейф теплого дыма действовал как фазовый экран, который изменял когерентную структуру лазерного пучка. После завершения интенсивного горения температура внутри шлейфа быстро понижалась и лидар фиксировал только содержание аэрозоля. Появление аэрозольной и турбулентной составляющей в эхосигнале, отражающих повышение концентрации аэрозоля и интенсивности турбулентности, однозначно указывает на очаг горения. Проведено сравнение лидарной оценки значений структурной характеристики показателя преломления Cn2на высоте 10 м над очагом горения с данными ультразвуковой метеостанции АМК-03 на высоте 3 м и результатами моделирования низового природного пожара, опубликованными ранее. Применение турбулентного лидара является перспективным способом обнаружения малых очагов горения, в том числе бездымного или с низким выбросом конденсированных продуктов горения. This paper presents the results of an experiment on remote sensing of a smoke plume over a model fire with the use of a specialized lidar based on the backscatter enhancement effect and detecting optical turbulence. Burning was 1.600 m away, and the area of the model fire varied from 1, 9 and 25 m2. It was found that during combustion, the lidar recorded an increase in the echo signal in the main receiving channel, which registers aerosol scattering and the turbulent component, relative to an echo signal in the additional receiving channel, which registers only the aerosol. The width of the smoke plume did not exceed 20 m, an increase in the main echo signal was observed immediately after the plume in the distance range up to 300 m. In this experiment, a plume of warm smoke acted as a phase screen that changed the coherent structure of the laser beam. After the completion of intensive combustion, the temperature inside the plume rapidly decreased and the lidar recorded only the aerosol content. The appearance of two signs in the echo signal – an increase in the aerosol concentration and turbulence intensity – clearly indicates a source of burning. The lidar estimation of the values of the structural characteristic of the refractive index Cn2at an altitude of 10 m above the combustion focus was compared with the data of the ultrasonic meteorological station AMK-03 at an altitude of 3 m and results of simulation of a grass-roots fire published earlier.

В докладе представлены результаты эксперимента дистанционного зондирования дымового шлейфа и конвективной колонки над модельным очагом природного пожара с использованием специализированного лидара, работающего на эффекте увеличения обратного рассеяния и регистрирующего оптическую турбулентность. Установлено, что во время горения лидар фиксировал повышение эхосигнала в основном приемном канале, регистрирующем аэрозольное рассеяние и турбулентную компоненту, относительно эхосигнала в дополнительном приемном канале, регистрирующем только плотность аэрозоля. Проведено сравнение лидарной оценки значений структурной характеристики показателя преломления Cn на высоте 10 м над очагом горения с данными ультразвуковой метеостанции АМК-03 на высоте 3 м и данными моделирования низового природного пожара, опубликованными ранее. The report presents the results of an experiment on remote sensing of the smoke plume and the convective column above a model natural fire source using a specialized lidar that operates on the principle of enhanced backscattering and records optical turbulence. It was found that during combustion, the lidar recorded an increase in echo signal in the main receiving channel, which registers aerosol scattering and the turbulent component, relative to the echo signal in the additional receiving channel, which only records aerosol density. A comparison of lidar estimates of the structural characteristic of the refractive index Cn at an altitude of 10 m above the fire source with data from the ultrasonic meteorological station AMK-03 at an altitude of 3 m and previously published modeling data for surface natural fires was carried out.

В докладе представлены результаты экспериментальных исследований модельных очагов пожаров на локальные характеристики атмосферы. Эксперименты проводились в полунатурных условиях на Базовом экспериментальном комплексе ИОА СО РАН. Зарегистрировано, что вследствие распространения модельного пожара происходит формирование индуцированной атмосферной турбулентности, проявляющееся в изменении структурной характеристики флуктуаций показателя преломления, изменении локальных метеопараметров, выброс в атмосферу газообразных и конденсированных продуктов горения. Показано, что на расстоянии до 500 м от очага горения наибольшая концентрация конденсированных продуктов горения регистрируется на высоте 10-20 м. Установлено, что в результате горения в окрестности эксперимента преобладают фракции аэрозолей с диаметром частиц менее 0.65 мкм. The report presents the results of experimental studies of model fires on the local characteristics of the atmosphere. The experiments were carried out in semi-natural conditions at the Basic Experimental Complex of the IOA SB RAS. It has been recorded that due to the spread of a model fire, induced atmospheric turbulence is formed, manifested in a change in the structural characteristics of fluctuations in the refractive index, changes in local meteorological parameters, and the release of gaseous and condensed combustion products into the atmosphere. Gorenje It has been shown that at a distance of up to 500 m from the gorenje gorenje, the highest concentration of condensed combustion products is recorded at an altitude of 10-20 m. It was found that as a result of gorenje, aerosol fractions with a particle diameter of less than 0.65 microns predominate in the vicinity of the experiment.

В работе представлены результаты исследований турбулентности в пламени и в окрестности очага горения при модельных степных и верховых пожарах, проведенных в период 2019-2023 гг. на БЭК ИОА СО РАН. Получены спектры изменения температуры воздуха и масштабы индуцированной атмосферной турбулентности в окрестности фронта модельного пожара. Показано, что в результате интенсивного тепловыделения в окрестности очага горения происходит локальное изменение метеопараметров и параметров атмосферы, отражающих протекание турбулентных процессов. The paper presents the results of studies on turbulence in the flame and in the vicinity of the combustion center during model steppe and crown fires conducted from 2019 to 2023 at the BAC of the Institute of Atmospheric Optics SB RAS. The spectra of air temperature changes and the scales of induced atmospheric turbulence in the vicinity of the model fire front have been obtained. It has been demonstrated that as a result of intense heat release around the fire source, there is a local change in meteorological parameters and atmospheric characteristics that reflect the course of turbulent processes.

В работе проведено экспериментальное исследование влияния внешних пульсаций давления малой интенсивности на факел пламени метана. В качестве метода исследования процессов, протекающих в факеле пламени, использовалась ИК-диагностика. Исходя из анализа поля температуры были получены соответствующие спектры изменения температуры в пламени для различных режимов внешнего воздействия. Было получено, что на соответствующих спектрах присутствуют, помимо основной частоты, которая соответствует частоте внешнего воздействия, в спектре присутствуют две гармоники, амплитуда которых уменьшается с ростом частоты. In this work, experimental research on the influence of external low-intensity pressure oscillations on a methane flame torch is conducted. Infrared diagnostics were used as the method to study the processes occurring in the flame torch. Based on the temperature field analysis, corresponding temperature change spectra in the flame for various external impact modes were obtained. It was found that in the corresponding spectra, in addition to the main frequency corresponding to the frequency of the external influence, there are two harmonics present, whose amplitudes decrease with increasing frequency.

На базе большой аэрозольной камеры Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН и установки «Генератор горящих и тлеющих частиц» было проведено исследование по оценке средней скорости в окрестности выходной части установки. В качестве измерительного оборудования использовалась (2d) лазерная доплеровская измерительная система для диагностики газожидкостных потоков ЛАД-05. Используя оригинальные методы и алгоритмы обработки данных, проанализирована характерная скорость воздушного потока в зоне генерации частиц, а также проведено качественное сравнение с данными по скорости частиц, полученными методом ИК-термографии. On the basis of a large aerosol chamber of the V.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics SB RAS and the installation "Generator of burning and smoldering particles", a study was conducted to assess the average velocity in the vicinity of the output part of the installation. A (2d) laser Doppler measuring system for the diagnosis of LAD-05 gas-liquid flows was used as measuring equipment. Using original data processing methods and algorithms, the characteristic air flow velocity in the particle generation zone was analyzed, and a qualitative comparison was made with particle velocity data obtained by IR thermography.

Проведены исследования интенсивности тепловыделения над очагом горения методом скоростной инфракрасной термографии. Рассчитаны интенсивность теплового излучения на разных расстояниях над очагом горения, удельная массовая скорость выгорания растительного горючего и доля теплоты, рассеянной в окружающую сред. Доля рассеянной теплоты уменьшается с увеличением расстояния над очагом горения, и не превышает 25 % от общего объёма выделившего количества теплоты. Studies of the intensity of heat release over the combustion hearth by high-speed infrared thermography have been carried out. Gorenje The intensity of thermal radiation at different distances above the combustion site, the specific mass rate of combustion of vegetable fuel and the proportion of heat dissipated into the environment are calculated. Gorenje The proportion of dissipated heat decreases with increasing distance above the combustion hearth, and does not exceed 25% of the total amount of heat released.

The interaction of a firebrand shower with some types of combustible building materials and wood structures was studied experimentally. The heat flux generated by firebrands was determined, and the temperature fields of the most heat-stressed sections of the structures were analyzed. The heating rate of samples was estimated based on infrared thermography data. Under the selected experimental conditions, the bench sample was found to be the most resistant to ignition. Estimation of the near-surface temperature of the bench element showed that after 15-min continuous exposure to firebrands, the temperature in the zone of maximum accumulation of firebrands did not exceed 130°C. The wood fence model was found to be most prone to ignition (ignition delay time more than 15

Представлены результаты лабораторных экспериментов по определению характеристик конвективного потока, возникающего над нагретой металлической поверхностью, для различных высот и температур методом скоростной термографии. Характеристики определялись с помощью скоростной ИК-камеры путем съемки температурного поля малоинерционных бумажных мишеней, подвешенных над нагретой поверхностью, одновременно по всей вертикальной плоскости поля зрения ИК-камеры. По флуктуациям температурного поля поверхности мишеней были найдены коэффициент теплоотдачи, уровень интенсивности конвективного потока, полный поток и количество выделяемого тепла за время измерений на разных высотах над поверхностью. Построены энергетические спектры конвективной турбулентности в различных условиях. Анализ спектров турбулентности показал наличие инерционного интервала с наклоном, близким к степенному закону 8/3, для всех рассмотренных высот над нагретой поверхностью, температур и условий турбулентности. Характеристиками конвективной турбулентности, полученными в работе, можно воспользоваться при тестировании различных оптических адаптивных систем управления лазерными пучками, при изучении распространения вихревых лазерных пучков и очагов горения, которые также характеризуются конвективной турбулентностью с дальнейшим переходом в атмосферную турбулентность, наведенную энергией горения. The results are presented of laboratory experiments to determine the characteristics of convective turbulence over a heated metal surface for various heights and temperatures by high-speed thermography. The study of convective turbulence characteristics was carried out using a high-speed infrared camera by shooting the temperature field of low-inertia paper targets suspended above the heated surface simultaneously over the entire vertical plane of the IR camera field of view. Based on fluctuations in the temperature field of the target surface, the heat transfer coefficient, the intensity level of the convective flow, the total flow, and the amount of heat generated during measurements at different heights above the surface are determined. The energy spectra of convective turbulence are plotted under various turbulent conditions. An analysis of the turbulence spectra showed the presence of an inertial interval with a slope close to the 8/3 power law for all considered heights above the heated surface, temperatures, and turbulence conditions. Characteristics of convective turbulence obtained can be used when testing various optical adaptive laser beam control systems, studying the propagation of vortex laser beams and combustion centers, which are also characterized by convective turbulence with a further transition to atmospheric turbulence induced by combustion energy.

The results of laboratory experiments on determining the characteristics of convective turbulence over a heated metal surface at different heights and temperatures are presented. We used the high-speed thermography and a high-speed IR camera, which allowed imaging the temperature field of low-inertia paper targets hung up above the heated surface simultaneously throughout the vertical plane of the field of view of the camera. Based on fluctuations in the temperature field of the target surface, we determined the heat transfer coefficient, the convective flux intensity, the total flux, and the amount of heat generated during measurements at different heights above the surface. The energy spectra of convective turbulence are plotted under various turbulent conditions. The analysis of the turbulence spectra shows the presence of an inertial interval with a slope close to the 8/3 power law for all considered heights above the heated surface, temperatures, and turbulence conditions. Characteristics of convective turbulence we found can be used when testing different laser beam adaptive optics control systems, studying the propagation of vortex laser beams and combustion centers, which are also characterized by convective turbulence with further transition to atmospheric turbulence induced by the combustion energy.

Представлены результаты по определению уровня турбулентности над нагретой металлической поверхностью в режиме насыщенной турбулентности. По полученным расчетным данным структурной функции и спектру флуктуаций температуры определялся уровень турбулентности над нагретой поверхностью в пространстве. Оценка внешнего масштаба турбулентности показала, что в центре металлической поверхности внешний масштаб увеличивается с высотой. По границе поверхности наблюдается каскадная генерация-диссипация вихрей. Работа выполнена в рамках государственного задания ИОА СО РАН.

В статье представлено исследование влияния низкоамплитудных внешних акустических колебаний на поле температуры в пламени, образующемся при сгорании бензина и керосина. Анализ распределения температурных неоднородностей при различных режимах воздействия пульсаций давления, позволил выделить характерные режимы, при которых происходит изменение геометрических размеров зоны распределения температурных неоднородностей.

Процессы горения и распространения пламени в различных технологических устройствах и при природных пожарах, реализуются, как правило, в условиях турбулентности. Турбулентное горение представляет собой нестационарный процесс турбулентного смешения продуктов сгорания со свежей смесью и воспламенение ее вследствие повышения температуры. В данной работе приводится сравнение оценок масштабов турбулентности в пламени, при горении растительных горючих материалов в лабораторных условиях и в условиях полигона.

В докладе представлены некоторые результаты многолетних экспериментальных исследований влияния модельных степных пожаров на характеристики атмосферы. Установлено локальное изменение метеопараметров и параметры наведенной атмосферной турбулентности, определены характерные газообразные продукты пиролиза и горения, которые попадают в атмосферу в результате природных пожаров. Полученные результаты позволят осуществлять оценку влияния массовых пожаров на экологию регионов, глобальные атмосферные и климатические процессы.

В работе представлены результаты экспериментального исследования характеристик ударной трубы при использовании различных типов источников энергии, способных генерировать ударную волну. Проведена серия измерений давления на начальном участке ударной трубы. Была получена зависимость энергии заряда и давления.

В докладе на основе результатов многолетних исследований природных пожаров и их влияния на характеристики атмосферы представлены фундаментально обоснованные принципы построения комплексной системы раннего загоризонтного обнаружения природных пожаров с использованием существующей распределенной наземной инфраструктуры (сеть из наземных станций метеорологического, геокриологического и геофизического мониторинга, сеть вышек сотовых станций и пр.).