Effects of wind velocity and slope on flame properties

The combined effects of wind velocity and percent slope on flame length and angle were measured in an open-topped, tilting wind tunnel by burning fuel beds composed of vertical birch sticks and aspen excelsior. Mean flame length ranged from 0.08 to 1.69 m; 0.25 m was the maximum observed flame length for most backing fires. Flame angle ranged from -46o to 50o. Observed flame angle and length data were compared with predictions from several models applicable to fires on a horizontal surface. Two equations based on the Froude number underestimated flame angle for most wind and slope combinations; however, the data support theory that flame angle is a function of the square root of the Froude number. Discrepancies between data and predictions were attributed to measurement difficulties and slope effects. An equation based on Byram's convection number accounted for nearly half of the observed variation in flame angle (R 2= 0.46). Byram's original equation relating fireline intensity to flame length overestimated flame length. New parameter estimates were derived from the data. Testing of observed fire behavior under a wider range of conditions and at field scale is recommended. Résumé :Les effects combinés de la vitesse du vent et du pourcentage de pente sur la longueur et l'angle des flammes ont été mesurés dans une soufflerie à ciel ouvert et inclinable, en y brulant des agencements de combustibles composés de frisons de peuplier et de bâtonnets de bouleau disposés à la verticale. La longueur moyenne des flammes a varié entre 0,08 et 1,69 m. Pour la majorité des feux brûlant à contrevent, la longueur maximale des flammes a été de 0,25 m. L'angle des flammes a varié entre -46o et 50o. Les données observées de longueur et d'angle des flammes ont été comparées avec les valeurs prédites par plusieurs modèles applicables aux incendies se propageant sur une surface horizontale. Deux équations fondées sur l'indice de Froude ont sous-estimé l'angle des flammes pour la majorité des combinaisons de vent et de pente. Cependant, les données observées se conforment à la théorie stipulant que l'angle des flammes est une fonction de la racine carrée de l'indice de Froude. Les divergences entre les données observées et les valeurs prédites ont été attribuées aux difficultés de mesurage et aux effets de la pente. Une équation utilisant l'indice de convection de Byram a expliqué près de la moitié de la variation observée de l'angle des flammes (R 2 = 0,46). L'équation originale de Byram, reliant l'intensité frontale du feu à la longueur des flammes, a surestimé la longueur des flammes. De nouveaux estimateurs des paramètres de l'équation ont été dérivés des données. L'évaluation du comportement du feu observé dans un gamme plus vaste de conditions et à l'échelle du terrain est recommandée. [Traduit par la Rédaction]