1、以工業(yè)丙烷、空氣為原料，通過不完全燃燒的方法可制備碳黑產(chǎn)品，并可通過改變?nèi)剂蠚夂涂諝獾谋壤?，得到不同工況的產(chǎn)品；進而可將納米碳黑摻雜到納米二氧化鈦中進行改性，使納米二氧化鈦具有更強的光催化能力。本文根據(jù)上述的實驗工作，對丙烷完全燃燒、不完全燃燒進行數(shù)值模擬，以給火焰CVD法制備納米碳黑及碳黑摻雜納米二氧化鈦的實驗提供理論依據(jù)。 國內(nèi)外關(guān)于湍流的數(shù)值燃燒計算已經(jīng)有幾十年的歷史，對于預混、擴散燃燒的研究也相當廣泛。但是關(guān)于詳細化學反

2、應(yīng)機理的模擬，目前基本上解決了層流燃燒問題。本文將采用自定義標量法，通過對組分傳輸方程的化學反應(yīng)速率進行編程，并且修正能量方程由于化學反應(yīng)釋放出的熱的源項，結(jié)合國外Casimir的丙烷反應(yīng)機理實驗數(shù)據(jù)，將丙烷燃燒的詳細化學反應(yīng)機理加入到湍流的數(shù)值燃燒過程中，與實驗結(jié)果進行對比。 根據(jù)實驗測得了乙炔在燃燒過程中大量存在事實，我們采用乙炔碳黑生成假說，對碳黑的成核、表面生長過程進行數(shù)值模擬，分析其在碳黑的生成過程中所起到的重要作用，

3、模擬出碳黑的產(chǎn)量并與實驗結(jié)果進行對比。 本文運用自定義標量法模擬了火焰CVD法制備納米顆粒材料的燃燒過程，模擬過程大致分為以下幾步： 第一步，火焰場的模擬，在不同的近壁面處理條件下(標準壁面函數(shù)及非平衡壁面函數(shù))，在Standard k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε三種不同湍流模型下，對工業(yè)丙烷/空氣火焰CVD法合成納米碳黑顆粒材料的湍流擴散火焰進行了詳細的數(shù)值模擬；模擬結(jié)果表明，在非平衡壁面函數(shù)處理

4、條件下用Standard k-ε湍流模型模擬的火焰場和實驗值更接近，因而優(yōu)先采用，并且模擬了其他三種工況和實驗進行對比，模擬的結(jié)果和實驗相符。 第二步，自定義標量法模擬丙烷燃燒詳細反應(yīng)機理，通過通過把反應(yīng)組分定義為Fluent程序的自定義標量、化學反應(yīng)速率作為源項求解質(zhì)量、動量、能量和組分守恒方程，并用化學反應(yīng)引起的能量變化修正能量方程。并與一步總包反應(yīng)(采用EDM模型)進行對比，驗證了自定義標量法和所采用的機理的正確性。合理地