《火灾科学（中英文）》编辑部

周奥辉,陈松林,王勇,张金香,李亚萍.热辐射作用下热毛细对流对聚合物熔体传热的影响[J].火灾科学,2025,34(2):118-125.

热辐射作用下热毛细对流对聚合物熔体传热的影响

Effect of thermocapillary convection on heat transfer in polymer melt under thermal radiation

DOI：10.3969/j.issn.1004-5309.2025.02.05

基金项目:国家自然科学基金项目(52476127)

作者	单位
周奥辉	武汉科技大学资源与环境工程学院,武汉,430081
陈松林	武汉科技大学资源与环境工程学院,武汉,430081
王勇	武汉科技大学资源与环境工程学院,武汉,430081
张金香	武汉科技大学资源与环境工程学院,武汉,430081
李亚萍	武汉科技大学资源与环境工程学院,武汉,430081

中文关键词: 热毛细对流聚合物传热熔体热辐射

英文关键词:Thermocapillary convection Polymer Heat transfer Melt Thermal radiation stay

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中文摘要:

火灾中聚合物熔体运动严重影响其内部传热。基于DO辐射模型和多相流VOF模型,模拟火灾热辐射作用下聚合物熔体表面张力系数的温度变化率(γ)、粘度(μ)和密度等参数对温度场和流场的影响,分析热毛细对流和浮力效应对传热速率的影响。研究结果表明,在参数的考察范围内,随着γ的增大或μ的减小,熔体表层平均运动速率从2.0 mm/s增加到4.3 mm/s、温度分布更加均匀,表层5 mm厚熔体的平均马兰戈尼数(Maavg)从1 192.5增加至407 296.6,平均努塞尔数(Nuavg)从2.29增大至2.47;浮力效应会减弱热毛细对流,Nuavg减小0.02~0.09。

英文摘要:

The movement of polymer melt in fire seriously affects its internal heat transfer. Based on DO radiation model and multiphase flow VOF model, this study simulated the effects of viscosity (μ), variation of surface tension coefficient with temperature (γ) and density of polymer melt on temperature field and velocity field under fire thermal radiation, and analyzed the effects of thermocapillary convection and buoyancy effect on the rate of heat transfer. The results show that within the scope of parameter investigation, with the increase of γ or the decrease of μ, the average motion rate of melt surface layer increases from 2.0 mm/s to 4.3 mm/s, the temperature distribution becomes more uniform, and the average Marangoni number (Maavg) of 5 mm thick melt surface layer increases from 1 192.5 to 407 296.6. The average Nussel number (Nuavg) increased from 2.29 to 2.47; The buoyancy effect weakens thermocapillary convection and Nuavg decreases by 0.02~0.09.

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