低壓下聚乙烯絕緣層導線火蔓延熔融滴落實驗分析

薛 巖，方 俊，王靜舞

(中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室，合肥，230026)

0 引言

深刻理解低壓環境下導線(主要是聚合物絕緣層導線)燃燒所引發的火災危害，有助于解決飛機和航天器的防火安全問題[1-4]。導線在火蔓延的過程中，絕緣層首先會熔化形成一個熔融球體，當該球體溫度到達沸點之后會釋放出可燃氣體。在導線的絕緣層熔化和火蔓延過程中，如果液滴的質量積累的足夠大，它最終會從導線上滴落，致使導線火蔓延熄滅或者開始下一個滴落周期，這都會帶來非常嚴重的火災危害。然而，這個現象是非常復雜的，因為它包含了多相、多維度的、隨時間變化的傳熱傳質過程，并且其中每一相都包含化學反應，所以簡化研究這個過程就變得非常重要。

Fujita等[5]研究發現，在微重環境下，外部強迫對流對導線火蔓延速度的影響情況可以分為4個區域：(1)氧傳輸控制區，(2)幾何形狀控制區，(3)傳熱控制區，(4)化學反應控制區。此外，Nakamura等[6]研究了微重下不同外部強迫對流速度對熔融絕緣層的體積變化情況的影響。Kim等[7]對相變材料的熔化過程做了數值模擬，研究了材料特性是如何影響絕緣層熔融和滴落過程的。Takahashi等[8]將常重和微重下導線火蔓延的熄滅極限做了對比，得出了銅芯和鎳鉻合金兩種線芯材料的熄滅極限。He等[9]研究了在通入過載電流條件下火蔓延過程的絕緣層滴落現象，發現了電流的平方與滴落頻率之間存在正的線性關系。

目前而言，低壓環境下不同氧濃度的絕緣層熔融滴落的細節過程、特別是熔融滴落極限還很少有人研究。……