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氢气/氮气添加对乙烯扩散火焰碳烟生成影响的模拟研究
1
作者
闫治宇
史聪灵
+4 位作者
熊新怡
雷博涵
李倩倩
王金华
黄佐华
《西安交通大学学报》
北大核心
2025年第10期137-147,共11页
针对氢气添加对碳烟生成是化学促进还是抑制的问题,采用二维数值模拟对纯乙烯、添加氮气和添加氢气的同轴协流扩散火焰开展了系统研究。分析了添加30%体积分数的氢气、氮气后,其对火焰温度、碳烟体积分数、颗粒生长、成核、前驱物演变...
针对氢气添加对碳烟生成是化学促进还是抑制的问题,采用二维数值模拟对纯乙烯、添加氮气和添加氢气的同轴协流扩散火焰开展了系统研究。分析了添加30%体积分数的氢气、氮气后,其对火焰温度、碳烟体积分数、颗粒生长、成核、前驱物演变和氧化等过程的影响,获取了相关特征参数的变化规律,阐明了低比例氢气添加对碳烟生成的化学促进作用机制。模拟结果表明:相较于添加体积分数为30%的氧气火焰,添加体积分数为30%的氢气火焰能够在一定程度上促进碳烟形成,碳烟峰值体积分数从4.37×10^(-6)增加至4.52×10^(-6),但掺氢引起的温度场变化对碳烟生成的影响作用较小;掺氢带来的化学促进作用主要通过加速多环芳香烃(PAHs)的生成和颗粒成核速率实现,进而在PAHs沉积作用而非脱氢加乙炔反应主导下促使颗粒质量增加;掺氢能够通过同时增加OH和O_(2)的氧化速率促进颗粒氧化,但其带来的化学促进颗粒生长作用要大于氧化促进作用。该研究可为掺氢燃烧的碳烟颗粒控制提供理论依据。
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关键词
氢气/氮气
乙烯
同轴协流扩散火焰
碳烟
化学促进作用
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职称材料
题名
氢气/氮气添加对乙烯扩散火焰碳烟生成影响的模拟研究
1
作者
闫治宇
史聪灵
熊新怡
雷博涵
李倩倩
王金华
黄佐华
机构
西安交通大学绿色氢电全国重点实验室
中国安全生产科学研究院城市安全研究所
出处
《西安交通大学学报》
北大核心
2025年第10期137-147,共11页
基金
国家自然科学基金联合基金重点资助项目(U2341282)
航空发动机与燃气轮机基础科学中心重点资助项目(P2022-B-Ⅱ-014-001)。
文摘
针对氢气添加对碳烟生成是化学促进还是抑制的问题,采用二维数值模拟对纯乙烯、添加氮气和添加氢气的同轴协流扩散火焰开展了系统研究。分析了添加30%体积分数的氢气、氮气后,其对火焰温度、碳烟体积分数、颗粒生长、成核、前驱物演变和氧化等过程的影响,获取了相关特征参数的变化规律,阐明了低比例氢气添加对碳烟生成的化学促进作用机制。模拟结果表明:相较于添加体积分数为30%的氧气火焰,添加体积分数为30%的氢气火焰能够在一定程度上促进碳烟形成,碳烟峰值体积分数从4.37×10^(-6)增加至4.52×10^(-6),但掺氢引起的温度场变化对碳烟生成的影响作用较小;掺氢带来的化学促进作用主要通过加速多环芳香烃(PAHs)的生成和颗粒成核速率实现,进而在PAHs沉积作用而非脱氢加乙炔反应主导下促使颗粒质量增加;掺氢能够通过同时增加OH和O_(2)的氧化速率促进颗粒氧化,但其带来的化学促进颗粒生长作用要大于氧化促进作用。该研究可为掺氢燃烧的碳烟颗粒控制提供理论依据。
关键词
氢气/氮气
乙烯
同轴协流扩散火焰
碳烟
化学促进作用
Keywords
hydrogen/nitrogen
ethylene
co-flow diffusion flame
soot
chemical promotion
分类号
TK40 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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作者
出处
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1
氢气/氮气添加对乙烯扩散火焰碳烟生成影响的模拟研究
闫治宇
史聪灵
熊新怡
雷博涵
李倩倩
王金华
黄佐华
《西安交通大学学报》
北大核心
2025
0
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