微重力下层流扩散火焰碳烟生成过程

摘要

根据详细的燃料氧化机理和多环芳烃生成机理,对乙烯同轴射流火焰在重力变化下碳烟生成情况进行计算.认为碳烟的初始成核是由两个较大的多环芳烃(PAH)二聚而成,碳烟的表面生长机理为HACA,凝结过程主要考虑PAH与碳烟的碰撞吸附,碳烟生长和氧化过程耦合在分节气溶胶模型中.计算结果表明,微重力条件下乙烯同轴射流火焰峰值温度下降230 K,碳烟浓度显著增加,且浓度峰值在微重力条件下更加偏离中心线.分析重力变化对碳烟前驱体乙炔和多环芳烃的分布、初始成核速率、表面生长速率及凝结速率的影响.结果表明碳烟在中心轴线上主要是通过凝结过程生成的,且微重力条件下PAH在碳烟表面的凝结更加重要.由于微重力条件下停留时间更长,导致碳烟直径更大.