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正回饋的威力-火龍卷!

2011/01/20 | | 標籤:

別以為惡魔要從地底竄出了

人類的用火行為幾乎跟人類的歷史一樣久,但是在火焰中很多隱藏的秘密還是不為人知。在一些大火中,如森林大火或是都市大火,有一種特殊的現象被觀察到–火的燃燒會突然變的猛烈,像一條火龍一樣向上竄升,稱為火龍卷。一但這樣的情況發生,火變的更大也更容易在高空進行跳躍,讓火更容易延燒。

下面第一個影片是火龍卷在消防演習中發生的樣子。一般的火燃燒會加熱空氣,帶動上升氣流,所以看到像是打火機的火一樣,是呈現水滴狀。當燃燒很強烈的時候,帶動的氣流量太大,而帶動來的氣流又帶來了新的空氣加速燃燒,所以最後在火焰中心就會變成強烈向上竄升的螺旋氣流,帶動火焰變成火龍卷。

第二個影片是展示即使在沒有那麼強烈的燃燒中,只要增加氣流旋度以及引導空氣流向,可以看到小小的火 一但在轉動之後就變成一條小火龍卷,既竄高也更強烈燃燒。原理是人為的干預而降低燃燒跟氣流正回饋穩動發生的閥值,因為旋轉的網子一方面讓周圍的空氣帶有渦度,一方面網子引導空氣的流動讓空氣從下方的孔通入然後由上方排出。雖然一般很少被提到,其實自然界有很多現象都是基於正回饋的威力。

本文原發表於科學影像

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