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作者：闫治宇;史聪灵;熊新怡;雷博涵;李倩倩;王金华;黄佐华;
单位：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;
摘要：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
基金资助：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)
