目前的燃烧领域的很多实际应用工况已经进入燃料超临界区域，然而超临界状态对于燃烧过程的影响只有少量的研究。我们对于超临界燃烧的兴趣主要集中在超临界状态对于燃料和氧化剂化学反应动力学的影响。在之前的初步研究中，发现燃料分子在超临界状态下出现大量的分子团聚的现象。图1通过局部碰撞频率来体现分子团聚现象，rho_L 是局部碰撞频率，rho_c是临界密度。左侧是Ar在Tr=1.03的条件下，不同压力的碰撞频率。在进入超临界状态后，局部碰撞频率有一个极大的增长。同时base case是假设系统物性分布是均匀的，进入超临界条件后，局部碰撞频率远远偏离平均碰撞频率的趋势。图1右侧是octane分子的局部碰撞频率的变化趋势，实际和Ar是一致的。
图1
创建: May 19, 2019 | 23:06
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。
创建: May 19, 2019 | 22:51
近期我们小组和合作者通过实验，理论和模拟计算三个角度阐述了碳烟颗粒实际是一种量子点[1]
创建: May 20, 2019 | 07:38
