热塑性聚合物材料具有价格低廉、性能优异的特点,被广泛用于电气、建筑和装饰等行业,有着巨大的应用前景和优势。但由于其易燃且在火灾中受热软化、熔融、流淌等特性,其燃烧熔滴产生的池火灾和二次灾害,给火灾的防治带来了严峻的挑战。高温高热条件给实验研究带来了诸多限制,因此本文采用数值模拟方法探究热塑性聚合物在垂直燃烧测试条件下熔化滴落的动态过程。本文采用的方法是流体体积(VOF)法耦合焓-多孔介质法。这两种方法在全场求解统一的方程组,能够有效追踪空气和材料的物质分布界面以及样品内部的熔化界面。利用多相流模型和凝固/熔化模型对竖直放置的样条的熔化过程进行了数值计算。将垂直燃烧实验空间简化为二维中心对称的计算域。为了模拟垂直燃烧测试标准所要求的热流条件,将底部热源边界条件确定为2026K、0.9m/s的空气速度入口边界,其他边界为压力边界。模拟结果表明,熔化过程中的物质分布界面以及熔化界面的动态过程都能被很好的预测。当表面张力为0.03N/m,粘度为0.1kg/(m·s),导热系数为0.32W/(m·K)时,样品首先在底端以及两侧下方发生相变形成熔体相并且产生液滴状熔滴,样条表层存在较大温度梯度。在熔化阶段熔体相体积分数的增长速率有4%/s,在第一滴熔滴脱离样条时,熔体相体积分数的增长速率会出现一个峰值。当表面张力较小时会因气流曳力而出现飘浮熔滴,理论分析表明垂直燃烧测试条件下飘浮熔滴的临界直径为0.64mm。熔体的滴落可根据力学平衡来进行分析,重力促使熔体滴落,表面张力和粘性力等阻碍熔体滴落。通过改变样品的表面张力系数、粘度、导热系数,样品的滴落类型会在小尺寸滴落和大尺寸滴落之间转变。当发生小尺寸滴落时,熔滴的无量纲体积与Bond数的倒数呈线性关系,表面张力控制着熔滴的大小,粘性力仅与滴落时间有关。形成大尺寸滴落时滴落物大小随粘度提高而增大。熔体滴落时间则取决于两种滴落类型形成过程各自的时间尺度。表面张力较大时导热系数的提高有利于形成大尺寸滴落。