碳烟是碳氢燃料未充分燃烧的产物,在造成巨大能量损耗的同时,还会对人类身体健康、生态环境和工业设备造成严重损害。此外,全球变暖、中国地区的雾霾频发等事件都与碳烟颗粒息息相关。目前环保政策要求逐渐收紧,碳烟减排已势在必行。因此对碳烟生成特性和影响因素的研究不可或缺,以寻求解决环境污染,提高能源利用效率的方法。对碳烟生成进行研究,稳定可靠的诊断技术必不可少。本文通过对国内外相关诊断方法的综合比较,选定消光法作为实验检测方法并自主搭建了消光法实验平台;消光法不会对火焰燃烧产生干扰,具有测量准确、易于搭建、操作简单、设备成本相对较低等优点。此外,本文在实验的基础上,利用CoFlame程序对相关实验进行数值模拟研究,以期在机理层次对碳烟生成变化有深入了解。本文首先对所用数值模型和实验平台进行预实验,并将结果与文献对比,发现整体数据趋势和文献中的结果相似,仅在数值上有些许差异,验证了数值模型和实验平台的可靠性;后通过改变火焰添加剂比例,研究了掺杂H2/CO对CO2富氧气氛下乙烯火焰中碳烟生成的影响。结果表明:CO2富氧气氛下,随着H2/CO掺杂比例增大,模拟和实验结果中乙烯火焰的碳烟生成受到的抑制作用越来越强;以模拟结果为例,H2/CO比例为0.1/0.1、0.1/0.3、0.2/0.2、0.3/0.1、0.3/0.3时,碳烟体积分数分别下降了9.6%、13.9%、18.1%、21.4%、25.3%;当H2/CO掺杂总量相同时,H2比例越大,碳烟体积分数下降的越多。H2/CO比例增加,火焰亮度变暗,高度变化微小,最大实验火焰高度差为0.17cm,最大模拟高度差为0.2cm;火焰温度略微升高,变化幅度微小,基本在1%以内,从侧面说明温度变化不是碳烟生成受到抑制的主要原因。对模拟的相关过程及组分分析发现,掺杂H2/CO主要是降低C3H3、C2H2、C6H6的浓度,增大H2浓度,从而减少多环芳烃的生成;降低了芘浓度,减缓碳烟成核过程,并抑制了碳烟表面增长过程,最终达到抑制碳烟生成的目的;氧化速率和H+浓度变化不是碳烟生成受到抑制的主要原因。