清华大学学报(自然科学版)

作者：李德政, 张扬, 张海

单位：1. 清华大学 能源与动力工程系, 热科学与动力工程教育部重点实验室, 北京 100084,2. 清华大学山西清洁能源研究院, 太原 030032

关键词：微重力燃烧,碳烟生成,气体燃料,影响因素

基金：国家重点研发计划项目(2021YFA0716201),中国载人航天工程空间应用系统项目

气体火焰的碳烟生成是微重力科学研究中的热点问题。在微重力下开展气体火焰的碳烟生成研究, 不仅有利于了解空间站等微重力设施中的火灾行为, 也能够规避自然对流影响获得更加理想的火焰, 从而深入理解碳烟的生成过程, 为理论研究提供数据支撑。该文系统描述了微重力下气体火焰碳烟生成规律的研究进展, 重点介绍了微重力气体火焰的碳烟生成路径和烟点研究, 总结了影响微重力下碳烟形成的主要因素。经分析得出, 在微重力下气体扩散火焰的碳烟生成与在常重力下显著不同, 已有研究通过光学诊断等方法揭示了微重力下碳烟生成的基本特征和火焰形态变化规律。结合微重力实验, 已有研究总结出了微重力下气体扩散火焰烟点的预测模型, 并发现烟点与燃料种类、射流直径和伴流速度密切相关。气流流速、氧气浓度、稀释剂、压力、预热和电磁场对碳烟浓度都有较为重要的影响。然而, 当前研究依然以定性描述居多, 与常重力实验相比, 微重力实验已利用的先进诊断技术依然有限, 仍需要开展多因素耦合研究, 结合先进的诊断技术, 进一步深入研究不同燃料多因素耦合对碳烟生成的综合影响, 从而揭示碳烟生成的本质规律, 发展更为完善的碳烟生成和氧化的预测模型。此外, 中国空间站的燃烧实验柜已经配备现有国际上非常先进的微重力燃烧研究诊断技术, 可为该领域的发展提供重要支撑。

来源：2025年第9期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看清华大学学报(自然科学版)杂志2025年第9期