细铁颗粒点火特性的定量分析

铁颗粒在氧化环境中的点火标志着自维持燃烧的开始。本研究的目的是定量考察由固相铁氧化动力学控制的细铁颗粒的点火特性。氧化速率与氧化物层厚度成反比，并使用时序实验测得的铁氧体层生长进行标定。已进行稳态与非稳态分析，以探究触发热失控（即点火温度 $T_\mathrm{ign}$）所需的临界气体温度对颗粒尺寸、氧化物层初始厚度、惰性气体种类、辐射热损失以及颗粒悬浮液中集体加热效应的依赖关系。两种分析均表明，$T_\mathrm{ign}$ 取决于 $\delta_0$（即氧化物层初始厚度与颗粒尺寸之比），而与颗粒绝对尺寸无关。非稳态分析预测，对于 $\delta_0 \lesssim 0.003$，$T_\mathrm{ign}$ 与 $\delta_0$ 无关。在空气中标准条件下，对于任意大于 5 微米的颗粒尺寸，$T_\mathrm{ign}$ 约为 1080 K。辐射热损失对 $T_\mathrm{ign}$ 影响甚微。展示了铁颗粒悬浮液降低 $T_\mathrm{ign}$ 的集体效应。系统考察了已点火铁颗粒在动力学控制与 extern 扩散控制燃烧机制之间的转变行为。参数化探究了初始氧化物层厚度与颗粒温度对铁颗粒点火延迟时间 $\tau_\mathrm{ign}$ 的影响。识别出 $\tau_\mathrm{ign}$ 与颗粒尺寸之间的 $d^2$ 律标度关系。