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正癸烷是重要的柴油表征燃料，而正丁醇是一种十分有应用前景的生物燃料，研究正癸烷掺混正丁醇的碳烟生成特性，能够为实现柴油掺混生物燃料清洁燃烧提供重要的研究参考。目前内燃机替代燃料燃烧的研究领域中，碳烟生成特性的相关研究问题主要在于碳烟生成过程的测量手段不够丰富，碳烟前驱物PAHs成长至初级碳烟颗粒过程不明。因而，本文在同轴层流扩散火焰中，对正癸烷掺混正丁醇混合燃料燃烧过程中的碳烟及其前驱物PAHs生成行为进行了实验测量和模拟计算研究，主要研究内容及研究结果如下：
本文搭建了激光诊断的实验平台，运用三种激光诊断的方法以测量火焰中的碳烟分布，碳烟前驱物多环芳香烃(PAHs)分布和羟基(OH)分布：运用双色激光诱导炽光法(TC-LII)定量测量同轴扩散火焰中的碳烟体积分数分布；运用平面激光诱导荧光法定性(PLIF)测量火焰中的A1、A2、A3、A4类PAHs的分布；运用平面激光诱导荧光法定性测量火焰中的OH分布。
发展了一个包含73个组分，275个反应的简化动力学机理用于模拟正癸烷掺混正丁醇的燃烧特性。通过简化详细动力学机理，获得正癸烷的氧化裂解反应机理，并将其与已有的正丁醇的氧化裂解化学反应机理结合，进而构建了正癸烷掺混正丁醇的化学动力学机理。首先，采用ChemicalWorkbench软件进行了滞燃期验证和预混火焰验证的模拟计算。其结果显示，本文提出的正癸烷掺混正丁醇的简化动力学机理能够很好地预测滞燃期数据和预混火焰中的各类生成物的体积分数，证明此机理能够用于预测正癸烷和正丁醇的燃烧过程。进而采用Coflame代码耦合上述机理，计算了正癸烷的燃烧特性，发现模拟计算得到的碳烟分布、OH分布、PAHs分布与实验测量结果相近。
本文采用四种不同的正癸烷和正丁醇的掺混比例(D100、D80B20、D20B80， B100)，在同轴层流扩散燃烧中，研究了燃烧火焰中掺混正丁醇对正癸烷的碳烟生成特性的影响。运用热泳采样和透射电镜分析相结合的实验方法，分析了同轴扩散火焰轴向不同高度的碳烟颗粒物。研究结果表明，随着正丁醇掺混比例的增加，碳烟粒径和分布范围都随之减小。分析正癸烷同轴层流扩散火焰不同轴向高度的初级颗粒粒径dp、积聚颗粒中包含的初级颗粒数Np，以及分形维数。发现随着高度的增加，dp逐渐减小，Np先增大后减小。分形维数始终在1.6左右，随着高度的增加，先增大后减小。
本文采用六种不同的正癸烷和正丁醇的掺混比例(D100、D80B20、D60B40、D40B60、D20B80，B100)，运用激光诊断的实验方法，定量测量了六种不同层流扩散火焰中的碳烟体积分数分布，定性测量了六种不同同轴层流扩散火焰中的四种PAHs(A1、A2、A3、A4)分布和OH分布。实验结果表明，随着正丁醇比例的增加，火焰高度降低，同时碳烟体积分数和PAHs相对浓度有所减小，OH相对浓度增加。分析OH和碳烟分布的关系，发现OH对碳烟的氧化起到了关键性的作用。
本文搭建了激光诊断的实验平台，运用三种激光诊断的方法以测量火焰中的碳烟分布，碳烟前驱物多环芳香烃(PAHs)分布和羟基(OH)分布：运用双色激光诱导炽光法(TC-LII)定量测量同轴扩散火焰中的碳烟体积分数分布；运用平面激光诱导荧光法定性(PLIF)测量火焰中的A1、A2、A3、A4类PAHs的分布；运用平面激光诱导荧光法定性测量火焰中的OH分布。
发展了一个包含73个组分，275个反应的简化动力学机理用于模拟正癸烷掺混正丁醇的燃烧特性。通过简化详细动力学机理，获得正癸烷的氧化裂解反应机理，并将其与已有的正丁醇的氧化裂解化学反应机理结合，进而构建了正癸烷掺混正丁醇的化学动力学机理。首先，采用ChemicalWorkbench软件进行了滞燃期验证和预混火焰验证的模拟计算。其结果显示，本文提出的正癸烷掺混正丁醇的简化动力学机理能够很好地预测滞燃期数据和预混火焰中的各类生成物的体积分数，证明此机理能够用于预测正癸烷和正丁醇的燃烧过程。进而采用Coflame代码耦合上述机理，计算了正癸烷的燃烧特性，发现模拟计算得到的碳烟分布、OH分布、PAHs分布与实验测量结果相近。
本文采用四种不同的正癸烷和正丁醇的掺混比例(D100、D80B20、D20B80， B100)，在同轴层流扩散燃烧中，研究了燃烧火焰中掺混正丁醇对正癸烷的碳烟生成特性的影响。运用热泳采样和透射电镜分析相结合的实验方法，分析了同轴扩散火焰轴向不同高度的碳烟颗粒物。研究结果表明，随着正丁醇掺混比例的增加，碳烟粒径和分布范围都随之减小。分析正癸烷同轴层流扩散火焰不同轴向高度的初级颗粒粒径dp、积聚颗粒中包含的初级颗粒数Np，以及分形维数。发现随着高度的增加，dp逐渐减小，Np先增大后减小。分形维数始终在1.6左右，随着高度的增加，先增大后减小。
本文采用六种不同的正癸烷和正丁醇的掺混比例(D100、D80B20、D60B40、D40B60、D20B80，B100)，运用激光诊断的实验方法，定量测量了六种不同层流扩散火焰中的碳烟体积分数分布，定性测量了六种不同同轴层流扩散火焰中的四种PAHs(A1、A2、A3、A4)分布和OH分布。实验结果表明，随着正丁醇比例的增加，火焰高度降低，同时碳烟体积分数和PAHs相对浓度有所减小，OH相对浓度增加。分析OH和碳烟分布的关系，发现OH对碳烟的氧化起到了关键性的作用。