構(gòu)建一維常壓穩(wěn)態(tài)層流預(yù)混火焰中碳煙顆粒動力學(xué)演化過程的數(shù)學(xué)模型,采用內(nèi)插值的矩方法對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值求解,并與含有碳煙前驅(qū)物的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行耦合,基于Fortran語言,建立碳煙生長演化的數(shù)值計算模型,在此基礎(chǔ)上,分析乙炔/空氣層流預(yù)混火焰中氫氣添加對碳煙顆粒生成的影響。研究結(jié)果表明:氫氣的添加可以通過改變火焰溫度、稀釋效應(yīng)以及化學(xué)反應(yīng)抑制作用來改變碳煙形成過程中的化學(xué)反應(yīng)及顆粒動力學(xué)事件,從而減緩火焰中PAHs生長,降低碳煙顆粒的成核率、凝并率和表面生長率,對碳煙顆粒的生長起到了一定抑制作用。

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【部分圖文】：

圖1一維層流預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)

動力學(xué)和顆粒動力學(xué)變化過程2部分[1517]，分別對應(yīng)前驅(qū)物的形成、粒子成核以及后續(xù)生長變化2個階段。將化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與層流預(yù)混火焰模型和碳煙生長的顆粒動力學(xué)模型相耦合，該碳煙生長模型包含了顆粒的成核、凝并、表面生長和氧化等過程，通過內(nèi)插值的矩方法對其進(jìn)行數(shù)值求解�；贔ortra....

圖2計算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比

ijijijGNN(11)11,1121ijijijrkjkirkrmmNNkrG(12)表面生長項Wr可表示為iikrkiirkrssmSNlrWkC110g(13)式中：ks為按碳煙顆粒表面各反應(yīng)位置計算的反應(yīng)率系數(shù)；Cg為氣相組分濃度；α為碳粒表面可供發(fā)生相應(yīng)反應(yīng)的位置所占....

圖3火焰溫度和碳煙體積分?jǐn)?shù)沿軸向的變化

4258中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第47卷化。由圖3可知：隨氫氣的增加，火焰溫度和碳煙體積分?jǐn)?shù)均呈下降趨勢。溫度下降是因?yàn)橐胰?空氣火焰的絕熱溫度高于氫氣/空氣火焰的絕熱溫度，因此添加氫氣稀釋了混合氣濃度，另外，氫氣添加導(dǎo)致了火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾�，更多的熱量會轉(zhuǎn)移到燃燒器表面，這同樣....

圖4添加相同比例H2和Ar時，火焰溫度和

，更多的熱量會轉(zhuǎn)移到燃燒器表面，這同樣會造成火焰溫度降低，但溫度的下降不夠明顯(比如，添加50%H2其火焰最高溫度僅降低42K)，主要是因?yàn)镠2添加導(dǎo)致了碳煙生成量減小，碳煙輻射熱損失減少，加之碳煙生成是吸熱過程，其生成量的減少也降低了熱量的吸收，最終使火焰溫度的下降不夠明顯。氫....

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