什么是燃烧学?

[拼音]：ranshaoxue

[外文]：combustion science

研究着火、熄火和燃烧机理的学科。燃烧是指燃料与氧化剂发生强烈化学反应，并伴有发光发热的现象。燃烧不单纯是化学反应，而是反应、流动、传热和传质并存、相互作用的综合现象。燃烧学的研究内容通常包括：燃烧过程的热力学，燃烧反应的动力学，着火和熄火理论，预混气体的层流和湍流燃烧，液滴和煤粒燃烧、液雾、煤粉和流化床燃烧，推进剂燃烧，爆震燃烧，边界层和射流中的燃烧，湍流和两相燃烧的数学模型，以及燃烧的激光诊断等。

远古时代，火的使用使人类从野蛮状态走向文明，18世纪以前，人们认为物质燃烧取决于一种特殊的“燃素”。18世纪中叶，法国化学家 A.L.de 拉瓦锡和俄国科学家Μ.β. 罗蒙诺索夫根据他们的实验分别提出燃烧是物质氧化的理论。19世纪，人们用热化学和热力学方法研究燃烧，发现了燃烧热、绝热燃烧温度和燃烧产物平衡成分等重要特性。20世纪初，苏联化学家H.H.谢苗诺夫和美国化学家B.刘易斯等人发现，影响燃烧速率的重要因素是反应动力学，而且燃烧反应有分枝链式反应的特点，即中间生成物（也称活泼中心）可以加速燃烧过程。30年代，苏联科学家Я.Б.泽利多维奇、Д.Α.弗兰克-卡梅涅茨基和美国的刘易斯等又进一步发现，燃烧现象，无论是着火、熄灭和火焰传播，还是缓燃和爆震等，都是化学反应动力学和传热传质等物理因素的相互作用。在研究了预混火焰和扩散火焰、层流燃烧和湍流燃烧以及液滴燃烧和碳粒燃烧等基本规律之后，人们认识到，控制燃烧过程的主导因素往往不是化学反应动力学，而是流动和传热传质。于是初步形成燃烧理论。40～50年代，由于航空、航天技术的发展，使燃烧的研究由一般动力机械扩展到喷气发动机、火箭和飞行器头部烧蚀等问题中，并取得了迅速的发展。因此，力学家 T.von卡门和中国的钱学森建议用连续介质力学方法来研究燃烧，提出了“化学流体力学”（后来又称为“反应流体力学”）这一名称的建议。许多人运用粘性流体力学和边界层理论对层流燃烧、湍流燃烧、着火、火焰稳定和燃烧振荡等问题进行了更深入的定量分析。到了70年代初，由于高速电子计算机的出现，英国科学家D.B.斯波尔丁等人提出了一系列流动、传热传质和燃烧的数学模型和数值计算方法，把燃烧学的基本概念，化学流体力学理论、计算流体力学方法和燃烧室的工程设计有机地结合起来，开辟了研究燃烧理论及其应用的新途径。70年代中期以来，应用激光技术测量燃烧过程中气体和颗粒的速度、温度和浓度等，加深了对燃烧现象的认识。

燃烧学是一门正在发展中的学科。能源、航天、航空、环境工程和火灾防治等方面提出了许多有待解决的重大问题，诸如高强度燃烧、低品位燃料燃烧（以重油代轻油，以煤代油，以劣质煤代优质煤等）、煤浆（油-煤，水-煤，油-水-煤等）燃烧、流化床燃烧、催化燃烧、渗流燃烧、燃烧污染物排放和控制(见燃烧污染)、火灾起因和防止等。燃烧学的进一步发展与湍流理论、多相流体力学、辐射传热学和复杂反应的化学动力学等学科的发展相互渗透。

参考书目

A. M. Kanury. Introduction to Combustion Phenomenɑ，Gordon and Beach，London-New York，1975.