谢欣容，刘 石

(华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206)

0 引言

现代社会的能源主要由化石燃料的燃烧产生。燃料燃烧产生的污染排放和能源危机日趋严重[1]。其中，烟黑颗粒是化石燃料燃烧产生的主要污染成分之一，其排放不仅会降低燃烧效率，还会对人体和环境造成不利的影响：吸附在烟黑颗粒表面的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAH)，会对人体健康造成危害[2]；烟黑的连续辐射导致火灾中的火势不断生长和蔓延，阻碍了火灾救险和逃生；大气中的烟黑颗粒还会降低其能见度，给出行带来不便，并且增加了交通事故的风险。此外，烟黑也会对环境产生光化烟雾、消光效应及温室效应等不良现象[3]。因此，为了在实际应用中有效地研究烟黑形成和控制烟黑颗粒的排放，精确、可靠的预报火焰烟黑形成模拟技术就显得尤为重要。

经过几十年的发展，目前主要有三种烟黑模型用于燃烧系统计算[4]。详细的化学反应模型在数值上需求解速率方程，然而火焰燃烧反应过程十分复杂，使得详细的模拟计算在速度和存储量上都受到了很大的限制[5]；纯经验模型通过调整模型参数以更好地匹配实验测量数据，会降低模型在其他试验条件下的通用性；半经验模型把烟黑形成的物理化学信息应用到数值计算中，促进了利用化学反应描述烟黑形成和控制机理研究的发展。本文描述的半经验双方程烟黑模型[6]基于实际相关性中的试验数据的输入，解决烟黑形成的速率方程，将物理现象与化学现象相结合。……