This experimental study analyses the burning behavior of a thin n-dodecane fuel slick, floating on the water sublayer under varying turbulence intensity. An experimental platform simulating surface turbulence below a burning fuel slick is described in the study. Turbulence is created using a submerged axisymmetric jet pointing upwards, resulting in an isotropic regime in the horizontal plane. Turbulence intensity is studied as a parameter comparable to ocean conditions, with a fuel slick of 5 mm considered for the experiments. The corresponding fluctuating component of turbulent velocity lies in the range of 0 cm/s to 4.2 cm/s. The change in turbulent boundary condition below the burning fuel slick results in a 44% decrease in the mass burning rate of the fuel compared to the no turbulence case. A model is developed to predict the heat transfer coefficient by validating the measured fuel temperatures. The model results show an increase in the heat transfer coefficient by the water layer with the increase in turbulence intensity, thus justifying the convective cooling effect of surface turbulence.

This study investigates the combustion mechanisms of a floating hydrocarbon fuel layer with immersed heat conductors on a turbulent water surface. A mass burning rate model is developed using a variable B-number that accounts for heat transfer pathways and the modified latent heat of gasification, which improves the characterization of the B-number for the accuracy of burning rate prediction. Experiments are conducted in a bench-scale turbulent water tank, revealing significant relationships between combustion behavior and parameters such as fuel type, fuel layer thickness, turbulence intensity, and conductor immersion depth. Quantitative analyses are performed on the convective and radiative heating of the flame, the conductive and radiative feedback from the rod, radiative losses from the burning pool surface, and the heat losses at the fuel/water interface. The modified heat of vaporization for heptane ranges from 346.7–488.4 kJ/kg, compared to 974.7–1257.3 kJ/kg for dodecane. The heat transfer from the rod to the fuel layer is sensitive to turbulence intensity, showing a 26% and 38% reduction with rod immersion as u′ increases from 1.7 to 3.3 cm/s. The mass burning model has R2 equal to 82.5%. A parametric study further evaluates the burning enhancement effects of immersed rods.