清华大学学报(自然科学版)

作者：黄霄, 马砺, 蒋慧灵, 邓青, 张雄

单位：1. 西安科技大学 安全科学与工程学院, 西安 710054,2. 北京科技大学 大安全科学研究院, 北京 100083,3. 西安庆安制冷设备股份有限公司, 西安 710075

关键词：聚乙烯导线,变压环境,熔融滴落行为,数值模拟

基金：国家重点研发计划项目(2023YFC3009800)

导线火蔓延行为的研究对于核电站、航空航天、高压氧舱、高海拔等变压环境的防火安全具有指导意义。该文通过自建实验台研究了聚乙烯(PE)导线在40~500 kPa变压环境下的火蔓延及熔融滴落行为, 获得了导线火焰形态、质量损失、火蔓延速度及熔融滴落次数等数据, 采用Fluent软件中流体体积(VOF)法和焓-多孔介质法建立滴落过程模型以模拟导线熔化和动态行为, 分析聚乙烯熔化滴落过程中速度、压力、温度随时间的分布规律。结果表明：1) 当压力值由40 kPa增至500 kPa时, 导线的火焰高度增幅达76%, 火焰宽度降幅为31%; 当氧气体积分数由21%增至30%时, 火焰高度增幅更为明显。此时火蔓延速率和质量损失速率加快。2) 氧气体积分数为21%时, PE导线在40~80 kPa出现熔融滴落现象, 火焰形态稳定; 而当氧气体积分数为30%时, 压力超过60 kPa后则无滴落现象。3) 模拟中PE在被加热4.4 s后熔融液滴开始滴落, 在重力作用下与主体分离, 最大速度约22 cm/s, 此时周围气流呈螺旋运动。研究结果可为变压环境下PE导线火灾发展预测及防控提供实验基础。

来源：2025年第9期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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