图2：多组分柴油模拟燃料、重质烷烃和含氧燃料的气相燃烧化学及PAH生成机制与炭黑模型耦合的示意图

为了更好地描述不同燃料的特征炭黑化学性质，对炭黑形成和氧化的描述引入了一些改进。正如上面提到的，几种炭黑模型中涉及炭黑形成和PAH凝结过程中多组分前体之间的相互作用，成功地重现了各种燃料的炭黑形成行为。

在本工作中，改进了炭黑形成和PAH凝结过程，以满足准确预测包括正烷烃、异构烷烃、芳香烃和醇在内的不同燃料的炭黑特性的要求。

在炭黑凝聚过程中，芘分子已被广泛接受为炭黑的前体，在本工作中引入了该分子。Kholghy等人指出，在炭黑的凝聚过程中使用小分子PAHs是必要的。

表2：在冲击管和预混火焰实验中使用的测试燃料和操作条件

此外，几种炭黑模型中涉及炭黑形成和PAH凝聚过程中，多组分前体之间的相互作用。根据此前研究，A3也参与了炭黑的形成，而A1和A2则作为PAH凝聚的沉积物被使用。

我们构建了一个耦合了柴油替代燃料和含氧燃料的PAH模型的炭黑模型，强调了对不同燃料分子结构的独特PAH生成途径。

炭黑粒子尺度平衡模型本工作中，炭黑颗粒被建模为球形颗粒，炭黑密度假设为1.80 g/cm3。

在球形颗粒的假设下，炭黑表面反应活性的低估可以通过在一定程度上调整炭黑颗粒的表面反应速率来进行补偿。

采用炭黑颗粒的输运方程，考虑了炭黑形成、PAH凝聚、表面生长、颗粒聚结和炭黑氧化的源项。

其中n(mi, t)表示在时间t时具有质量mi的炭黑颗粒的数量密度，在下文中为简单起见，将忽略变量t。

方程（1）右侧的R、G、Wcond、Wgrow和Woxid项分别表示炭黑形成、聚结、PAH凝聚、表面生长和炭黑氧化。

根据文献，炭黑形成PAH凝聚和聚结被建模为使用Smoluchowski方程的碰撞源项。所采用的具体函数形式如下：