Heterogeneous Kinetics Laboratory

Using computational methods to investigate heterogeneous kinetics in combustion and detonation

碳烟颗粒物模型

碳烟颗粒物是含碳燃料燃烧过程中不完全燃烧产生的颗粒物,在燃烧邻域主要被当做一种污染物。由于碳烟颗粒物形成过程较为复杂,目前只有三类主要的理论模型,矩方法,离散分区模型和蒙特卡洛随机模型。在矩模型中,通常假设碳烟颗粒是简单的球形导致其应用范围受限,但是由于其计算量小经常可以和流场计算相结合直接应用到湍流火焰中碳烟的研究。在这三个模型中,蒙特卡罗随机模型是具有最多细节的模型,可以描述碳烟颗粒物的复杂形貌和化学组成,这种模型的主要的开发者是剑桥大学Prof. Markus Kraft。这个模型被称为PAH-PP 模型(图1),我个人是这个模型的主要开发者。


图1. 碳烟的蒙特卡罗随机模型(PAH-PP 模型来源于[1])。

在PAH-PP 模型中,一个碳烟颗粒拥有为三个级别的物理模型,分子级,小颗粒级和大颗粒级。这三个级别信息使PAH-PP 模型是现存模型中描述碳烟颗粒最为详细的模型,但是模型中的众多参数大都需要通过拟合实验PSDF 来得到,这极大增加了整个模型的不确定性。现存的碳烟模型是不完备的,即使有实验结果的支撑,由于模型中众多的参数导致其应用范围有非常大的局限性。因此如何通过模拟手段直接得到相关参数对于碳烟模型的发展会有极大的推进作用。

Created: May 19, 2019 | 22:51