Tohidi等人在2018年称火旋风为：“燃烧学和流体力学交汇点上最为精彩的结构之一。”研究火旋风的形成机理和动力学规律对实际条件下火旋风的控制具有重要的意义，让我们一起来了解火旋风的相关知识吧~

火旋风背景知识知多少

01 危害性

火旋风(Fire Whirl)作为一种特殊的火行为，其毁灭性更为巨大。当火场中出现火旋风后，火灾发展速度和强度都会明显加快，其多发于在森林和草原火灾中，也有少数出现在城市中。

02 产生原因及特性

火旋风是由燃烧产生的火羽流与周围的环境涡量场相互作用而产生的。与普通火羽流相比，因为火旋风内部的湍流运动受到强烈抑制，其表现为螺旋形状的火焰状态，具有燃烧速度快，火焰温度高，火焰高度大的特点[1]。

03 引发飞火

火旋风也是飞火(Spotting Fire)的重要起因，因为火旋风自身火焰的螺旋状态能将周围的燃烧屑块吸附进去燃烧，物质脱离火旋风后具有很大的动量和高温，形成飞火将火焰传播到离火场很远的区域，增大火灾的扑救难度[1]。

国内外有大量的文献记载了以往发生的火旋风案例。这些火旋风有的发生在城镇农田，有的发生在野外森林，很多都造成了重大财产损失和人员伤亡。如下为近年来报道的大型火旋风案例。

自然界典型火旋风案例

2012.09

摄影师Chris Tangey于艾丽斯斯普林斯市拍摄到的火旋风

2019.09

巴西圣赫勒拿德戈亚斯附近的农田中八百多米高的火旋风

综上，火旋风在很多环境中都可以被诱发，一旦形成，将显著提高火灾的发展速度和火灾强度，带来巨大的灾害。因此，观测火旋风的不同燃烧模式，研究其形成机理，有利于进一步清楚地认识这种特殊的自然现象。近年来雷佼等人对此做出了相关的实验研究。

火旋风的九种火焰模式

雷佼等利用小尺度旋转纱幕式装置，通过控制纱幕旋转速度和气体燃料流量，实现了热释放速率和外加环量的完全解耦。实验发现了很大外加环量范围内火旋风的九种火焰模式，包括常规浮力扩散火焰、倾斜火焰、弱火旋风、锥形火旋风、过渡态火旋风、柱形火旋风、弯曲柱形火旋风和不规则火焰等多种燃烧模式。下面简要介绍其中的五种燃烧模式[2]。

自由浮力火

火焰自然表现为自由浮力火焰。可以观察到周期性的火焰脉动。火焰表面相对光滑，并固定在底部。

弱火旋风

火焰表面稳定而光滑，只有火焰尖端附近存在微弱的振荡。火焰高度与自由浮力火焰相比显著增加。

锥形火旋风

燃烧器表面观察到稳定的蓝色火焰。随着纱幕转速的增加，底部火焰的不稳定性增强。产生较多噪音,底部蓝色火焰增加。

转变火旋风

火焰显著膨胀，锥形火焰被柱形火焰代替。火旋风在顶部不再闭合，火焰和羽流之间没有明显的界面。

柱形火旋风

顶端不再闭合。在一定的放热速率下，随着转速的增加，火焰高度减小，火焰直径增大。

火旋风是一种燃烧与流动互相耦合的特殊火现象，要进一步解释火旋风这种复杂的自然现象，为火旋风灾害的预防和扑救提供可靠的理论依据，还需要学者们在未来开展多方面的更加深入的工作。