预混燃烧器的模拟优化设计及碳纳米管的合成研究
碳纳米管材料因其良好的性能而广受关注。然而,受限于碳纳米管的合成成本使之不能广受应用,燃烧法合成碳纳米管的出现,使得低成本、大规模、连续地合成碳纳米管成为可能。
本文通过模拟计算的方法研究了预混合燃烧器的结构对火焰形态的影响,选取了最优化的预混合燃烧器结构进行实验,并分析了影响合成碳纳米管的主要因素,得到了合成碳纳米管的最佳工艺条件。本文以数值模拟的方法,利用COMSOL软件对不同结构下燃烧器模型进行计算,并将计算所得最佳结构的燃烧器安装搭建;利用CHEMKIN软件对不同条件下的预混火焰模拟计算,得到合成碳纳米管的最佳工况和取样高度。
同时,将计算结果和实验数据相验证,证明了计算结果的合理性,为燃烧法合成碳纳米管提供一定的预测作用。具体结论如下:（1）通过COMSOL软件建立了进气孔径分别为26mm、4.0mm、3.0mm、2.0mm、1.0mm的三维燃烧器模型,由模型计算结果的对比分析可以得出,预混合燃烧器铜盘进气孔径的最佳值为1.0mm,在此结构下预混火焰的质量最高,同一水平面的温度、反应物浓度等条件最为均一。
（2）在进气孔径为1.0 ...