近年来,随着汽车保有量的逐年上升,如何减少汽车尾气中的污染物排放成为了许多学者研究的课题。脉动燃烧因其极高的燃烧效率、极高的热传递速率、高燃烧强度和NO_x排放量低等特点,逐渐受到了人们的关注。脉动燃烧能有效抑制燃烧过程中碳黑颗粒的生成与排放,但脉动燃烧下碳黑颗粒的生成机理和排放规律尚未获得系统的研究和认识。因此,开展脉动燃烧抑制碳黑颗粒生成与排放的机理研究,有利于探寻一种新兴的控制汽车尾气中污染物排放的技术和方法,对能源利用与环境保护具有重要的学术意义和工业应用价值。论文开展了脉动燃烧抑制碳烟颗粒生成与排放的机理研究,设计并搭建了乙炔扩散火焰强迫脉动实验台,并通过改变强迫脉动的振幅、频率、声源距离和改变燃烧器喷嘴形状,使用单个扬声器等参数来研究脉动条件下乙炔扩散火焰中碳烟颗粒的生成过程以及脉动对乙炔扩散火焰碳烟抑制效果的影响。利用扫描电子显微镜,X射线衍射仪和元素分析仪对不同工况下燃烧产生的碳烟颗粒的物理化学性质进行了研究。得出的主要结论如下:(1)随着振幅的增大,碳烟的抑制效果得到了明显的提升。在频率为40 Hz的条件下,在振幅为0.02 V时,碳烟抑制率超过90%。振幅的增加可以引起碳烟颗粒的明显减小。与未施加脉动的燃烧相比,施加频率为40 Hz,振幅为0.02 V的脉动时,燃烧产生的碳烟颗粒的粒径减小了一半。(2)当振幅保持不变时,碳烟的抑制率首先随频率的增大而增大,在频率为40 Hz的条件下达到最优频率。随频率的增大,碳烟的抑制率开始下降。当频率大于80 Hz时,继续增加频率,碳烟的抑制率基本不变。脉动频率的改变对碳烟颗粒的粒径大小并无明显的影响。(3)三角形喷嘴的碳烟抑制效果在各个工况下都有最好的表现,圆形的喷嘴其次,之后是正方形的喷嘴,长方形的喷嘴的碳烟抑制效果最差。且在频率为60 Hz的条件下,三角形的喷嘴比长方形的喷嘴的碳烟抑制效果高接近30%。喷嘴形状的改变对碳烟颗粒的粒径大小并无明显的影响。(4)在不影响火焰燃烧的情况下,扬声器的声源距离越近碳烟抑制效果越好。在60 Hz条件下,1 cm声源距离和2 cm的声源距离之间碳烟抑制效果相差了近15%。在不影响火焰燃烧的情况下,减小声源距离可以有效减小碳烟颗粒的粒径。(5)单侧安装扬声器的碳烟抑制效果要远小于双侧安装。且在频率为60 Hz的条件下,双侧安装扬声器的碳烟抑制效果要比单侧安装高接近40%。随着脉动频率的增大这一差距逐渐缩小至25%。(6)通过对火焰施加脉动波,可以抑制碳烟颗粒的团聚和促进碳烟颗粒的氧化,使其颗粒变小,最终达到抑制碳烟生成的目的。(7)施加脉动波对燃烧产生的碳烟颗粒的成分并无很大的影响