碳黑是碳氢燃料不完全燃烧的重要产物,由于其对火焰辐射、火场能见度以及有毒气体生成具有重要影响,碳黑一直是火灾危险评估研究中的重要参数。深入研究火焰中碳黑的生成和氧化机理以及数值计算模型,对于火灾烟气预测和风险评估有重要指导意义。因此通过数值模拟建立火焰燃烧环境,发展能够满足精度要求、适合大尺寸瞬态模拟火灾场景的通用碳黑模型对烟气预测、人员疏散救援有十分重要的现实意义和科学价值。本文对前人提出的碳黑模型进行研究与分析,选择基于烟点高度的碳黑生成模型作为研究对象,对碳黑表面反应氧化模型进行改进,使其能够与混合分数燃烧模型耦合使用,并通过UDF将该模型嵌入计算流体力学软件FLUENT中。通过模拟乙烯和丙烷层流扩散火焰,结果表明:火焰温度、轴向速度、碳黑体积分数的模拟结果与实验值基本吻合,表明对本文对碳黑氧化模型的修正是基本合理的;模拟得到的碳黑体积分数在径向方向上与实验值相比分布较广,在火焰底部模拟值较实验偏高,这可能是由于忽视了燃料入口处存在短暂预热过程以及碳黑生成和氧化的吸热/放热过程。将修正后的碳黑生成模型耦合涡耗散概念(EDC)模型,引入了碳黑生成速率修正系数κ,同时将碳黑氧化模型与湍流燃烧模型—间歇式反应器模型进行耦合,使该模型能够适用于湍流燃烧过程。通过对庚烷和甲苯油池火进行模拟,对比分析了碳黑生成修正模型对湍流燃烧的适应性。结果表明:模拟预测值与实验测量值基本吻合,表明该湍流碳黑生成模型适用于湍流燃烧过程;在火焰底部碳黑体积分数的模拟结果仍然存在较大误差,主要原因可能是该碳黑生成模型忽略了碳黑粒子数密度和粒子直径的影响,不适用于碳黑生成初期阶段的碳黑浓度预测。