翟春婕，曹兆楼(1.南京森林警察学院森林消防系，南京,1003；. 南京信息工程大学光电工程系，南京,10044)

窄带水平集法下林火蔓延仿真研究

翟春婕1*，曹兆楼2
(1.南京森林警察学院森林消防系，南京,210023；2. 南京信息工程大学光电工程系，南京,210044)

火焰锋面的追踪是建立林火蔓延模型及预测锋面位置的关键环节。基于水平集法追踪锋面具有求解灵活稳定、易于处理锋面拓扑结构变化的特点。针对传统水平集法重新初始化过程复杂、计算量较大的问题，根据距离函数定义，提出通过形态学膨胀的方法以锋面点为圆心向外膨胀，获得锋面附近窄带内每个点距离锋面的最近距离，重建窄带内的水平集函数，物理意义明确，有效减小了计算量，在此基础上基于林火速度场经验模型模拟了单火源及双火源的锋面蔓延情况。结果表明，该方法能够有效模拟坡度、风速等因素对火焰锋面的影响，为其在林火蔓延模型中的应用提供了基础。

锋面追踪；林火蔓延；水平集；形态学

0 引言

林火蔓延模型通过有效预测林火行为从而帮助防治火灾，提高扑火效率，指导林火管理工作，有巨大的社会经济效益，受到了广泛的关注。由于实际林火过程影响因素众多，如坡度、风向及可燃物含量等，尽管近年来计算机的计算能力增长迅速，对林火动力学理解也愈加深刻，但从基本物理原理出发同时建模求解由大尺度地形决定的气候影响、小尺度地形决定的局部燃烧动力学影响以及瞬态湍流等因素仍非常困难，难以实现林火蔓延的实时预测。……