[發明專利]熔融滴落型材料火蔓延機理的分析方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 202211529777.8
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115732045A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 丁雁;湯楚彥;王鑫楊;陳湛文;劉歡;周芷羽;李斌;胡紅云
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06F30/25;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/08;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 天津合志慧知識產權代理事務所(普通合伙) 12219
• 代理人: 張勇

1.一種熔融滴落型材料火蔓延機理的分析方法，其特征在于，包括：

在PFEM軟件中選取目標分析模型，并將固相熱解參數和粒子運動所需的粘度系數輸入到所述目標分析模型中；

對所述目標分析模型在熔融滴落型材料火蔓延過程的初始條件進行設定；

對所述目標分析模型在熔融滴落型材料火蔓延過程的邊界條件進行設定；

利用所述目標分析模型對熔融滴落型材料火蔓延過程進行數值模擬，得到熔融滴落型材料火蔓延的數值模擬結果，以對熔融滴落型材料火蔓延機理進行分析。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述固相熱解參數是通過熱失重分析儀、差示掃描量熱儀、微型燃燒量熱儀和可控氣氛熱解儀得到的，所述粒子運動所需的粘度系數是通過流變儀得到的。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述固相熱解參數包括熔融滴落型材料熱解的反應動力學參數、熔融滴落型材料熱解的反應熱力學參數、熔融滴落型材料在熱解反應過程中產生的可燃氣相產物的燃燒熱以及熔融滴落型材料在熱解反應過程中的組分密度和導熱系數；其中，所述反應動力學參數包括阿倫尼烏斯指前因子、活化能、化學計量系數和殘炭產率，所述反應熱力學參數包括比熱容、反應吸收或者放出的熱量。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱失重分析儀用于測量熔融滴落型材料在熱解反應過程中的質量損失數據，以反演得到所述反應動力學參數；

所述差示掃描量熱儀用于測量熔融滴落型材料在熱解反應過程中的吸熱放熱數據，以反演得到所述反應熱力學參數；

所述微型燃燒量熱儀用于測量熔融滴落型材料熱解氣相產物在過量氧氣中完全燃燒時的熱釋放數據，以反演得到所述可燃氣相產物的燃燒熱；

所述可控氣氛熱解儀用于測量暴露于輻射熱中的熔融滴落型材料的背溫、質量數據和形態數據，以耦合反演得到的所述反應動力學參數、所述反應熱力學參數和所述可燃氣相產物的燃燒熱來反演得到所述組分密度和所述導熱系數。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述目標分析模型在熔融滴落型材料火蔓延過程的初始條件進行設定，包括：

對熔融滴落型材料的固相溫度、氣相溫度、氧氣和熱解產物的質量分數進行設定；其中，當固氣交界面的溫度到達預設的著火溫度時，氧氣的質量分數設定為0，熱解產物的質量分數設定為1。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述目標分析模型在熔融滴落型材料火蔓延過程的邊界條件進行設定，包括：

將熔融滴落型材料沿豎直方向設置的中間對稱面的氣體速度和溫度梯度均設定為0；其中，固相區域和氣相區域均看作長方體，所述固相區域為熔融滴落型材料的區域，所述固相區域位于所述氣相區域中；

對點燃器的模擬簡化為在熔融滴落型材料表面添加一個固定熱流值；

在所述氣相區域的底部入口設定恒定的均勻速度；

在所述氣相區域的頂部出口設定相對壓力值為0。