vis3d/fire_ros.m

   1 function ros=fire_ros(fuel,speed,tanphi,fmc_g)
   2 % ros=fire_ros(fuel,speed,tanphi)
   3 % ros=fire_ros(fuel,speed,tanphi,fmc_g)
   4 % in
   5 %       fuel    fuel description structure
   6 %       speed   wind speed
   7 %       tanphi  slope
   8 %       fmc_g   optional, overrides fuelmc_g from the fuel description
   9 % out
  10 %       ros     rate of spread
  11
  12 % given fuel params
  13
  14 windrf=fuel.windrf;               % WIND REDUCTION FACTOR
  15 fgi=fuel.fgi;                     % INITIAL TOTAL MASS OF SURFACE FUEL (KG/M**2)
  16 fueldepthm=fuel.fueldepthm;       % FUEL DEPTH (M)
  17 savr=fuel.savr;                   % FUEL PARTICLE SURFACE-AREA-TO-VOLUME RATIO, 1/FT
  18 fuelmce=fuel.fuelmce;             % MOISTURE CONTENT OF EXTINCTION
  19 fueldens=fuel.fueldens;           % OVENDRY PARTICLE DENSITY, LB/FT^3
  20 st=fuel.st;                       % FUEL PARTICLE TOTAL MINERAL CONTENT
  21 se=fuel.se;                       % FUEL PARTICLE EFFECTIVE MINERAL CONTENT
  22 weight=fuel.weight;               % WEIGHTING PARAMETER THAT DETERMINES THE SLOPE OF THE MASS LOSS CURVE
  23 fci_d=fuel.fci_d;                 % INITIAL DRY MASS OF CANOPY FUEL
  24 fct=fuel.fct;                     % BURN OUT TIME FOR CANOPY FUEL, AFTER DRY (S)
  25 ichap=fuel.ichap;                 % 1 if chaparral, 0 if not
  26 fci=fuel.fci;                     % INITIAL TOTAL MASS OF CANOPY FUEL
  27 fcbr=fuel.fcbr;                   % FUEL CANOPY BURN RATE (KG/M**2/S)
  28 hfgl=fuel.hfgl;                   % SURFACE FIRE HEAT FLUX THRESHOLD TO IGNITE CANOPY (W/m^2)
  29 cmbcnst=fuel.cmbcnst;             % JOULES PER KG OF DRY FUEL
  30 fuelheat=fuel.fuelheat;           % FUEL PARTICLE LOW HEAT CONTENT, BTU/LB
  31 fuelmc_g=fuel.fuelmc_g;           % FUEL PARTICLE (SURFACE) MOISTURE CONTENT, jm: 1 by weight?
  32 fuelmc_c=fuel.fuelmc_c;           % FUEL PARTICLE (CANOPY) MOISTURE CONTENT, 1
  33
  34 if exist('fmc_g','var') % override moisture content by given
  35     fuelmc_g = fmc_g;
  36 end
  37
  38 % computations from CAWFE code: wf2_janice/fire_startup.m4
  39
  40 bmst     = fuelmc_g/(1+fuelmc_g);          % jm: 1
  41 fuelheat = cmbcnst * 4.30e-04;             % convert J/kg to BTU/lb
  42 fci      = (1.+fuelmc_c)*fci_d;
  43 fuelloadm= (1.-bmst) * fgi;                % fuelload without moisture
  44                                            % jm: 1.-bmst = 1/(1+fuelmc_g) so fgi includes moisture?
  45 fuelload = fuelloadm * (.3048)^2 * 2.205;  % to lb/ft^2
  46 fueldepth= fueldepthm/0.3048;              % to ft
  47 betafl   = fuelload/(fueldepth * fueldens);% packing ratio  jm: lb/ft^2/(ft * lb*ft^3) = 1
  48 betaop   = 3.348 * savr^(-0.8189);         % optimum packing ratio jm: units??
  49 qig      = 250. + 1116.*fuelmc_g;          % heat of preignition, btu/lb
  50 epsilon  = exp(-138./savr );               % effective heating number
  51 rhob     = fuelload/fueldepth;             % ovendry bulk density, lb/ft^3
  52 c        = 7.47 * exp(-0.133 * savr^0.55); % const in wind coef
  53 bbb      = 0.02526 * savr^0.54;            % const in wind coef
  54 c        = c * windrf^bbb;                 % jm: wind reduction from 20ft per Baughman&Albini(1980)
  55 e        = 0.715 * exp( -3.59e-4 * savr);  % const in wind coef
  56 phiwc    = c * (betafl/betaop)^(-e);
  57 rtemp2   = savr^1.5;
  58 gammax   = rtemp2/(495. + 0.0594*rtemp2);  % maximum rxn vel, 1/min
  59 a        = 1./(4.774 * savr^0.1 - 7.27);   % coef for optimum rxn vel
  60 ratio    = betafl/betaop;
  61 gamma    = gammax*(ratio^a)*exp(a*(1.-ratio)); % optimum rxn vel, 1/min
  62 wn       = fuelload/(1 + st);              % net fuel loading, lb/ft^2
  63 rtemp1   = fuelmc_g/fuelmce;
  64 etam     = 1.-2.59*rtemp1 +5.11*rtemp1^2 -3.52*rtemp1^3;  % moist damp coef
  65 etas     = 0.174* se^(-0.19);              % mineral damping coef
  66 ir       = gamma * wn * fuelheat * etam * etas; % rxn intensity,btu/ft^2 min
  67 irm      = ir * 1055./( 0.3048^2 * 60.) * 1.e-6;% for mw/m^2 (set but not used)
  68 xifr     = exp( (0.792 + 0.681*savr^0.5)...
  69             * (betafl+0.1)) /(192. + 0.2595*savr); % propagating flux ratio
  70 %        ... r_0 is the spread rate for a fire on flat ground with no wind.
  71 r_0      = ir*xifr/(rhob * epsilon *qig);  % default spread rate in ft/min
  72
  73 % computations from CAWFE code: wf2_janice/fire_ros.m4
  74
  75 if ~ichap,
  76     %       ... if wind is 0 or into fireline, phiw = 0, &this reduces to backing ros.
  77     spdms = max(speed,0.);
  78     umidm = min(spdms,30.);                    % max input wind spd is 30 m/s   !param!
  79     umid = umidm * 196.850;                    % m/s to ft/min
  80     %  eqn.: phiw = c * umid**bbb * (betafl/betaop)**(-e) ! wind coef
  81     phiw = umid^bbb * phiwc;                   % wind coef
  82     phis = 5.275 * betafl^(-0.3) *max(0,tanphi)^2;   % slope factor
  83     ros = r_0*(1. + phiw + phis)  * .00508; % spread rate, m/s
  84 else  % chapparal
  85     %        .... spread rate has no dependency on fuel character, only windspeed.
  86     spdms = max(speed,0.);
  87     ros = max(.03333,1.2974 * spdms^1.41);       % spread rate, m/s
  88 end
  89 ros=min(ros,6);
  90 end