《表4 FHH方程线性拟合结果》

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《柴油机排气颗粒吸附与结构特征试验研究》

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图11为采用式（3）和式（5）对柴油机3个试验工况的颗粒等温吸附数据的线性拟合结果，拟合方程以及拟合相关系数如表4所示。由图11和表4可以看出，采用FHH方程对颗粒等温吸附数据进行拟合的结果较好，可进行后续分形维数的计算。通过吸附法获得的分形维数与固体吸附剂的表面粗糙度等有关，分形维数通常介于2～3之间。分形维数为2时，固体吸附剂表面为光滑表面；分形维数为3时，固体吸附剂表面为粗糙表面。分形维数越大，固体吸附剂表面越粗糙，反之越光滑[22]。从表4可以看出，颗粒的分形维数在2.55～2.58之间，差别很小。可能的原因是柴油机排气颗粒的粒径分布在10～100nm[34]之间，柴油机排气颗粒由更小的基本粒子通过碰撞和凝并作用堆叠而成，所形成颗粒的表面粗糙度差异较小，稳定在某一个值附近。随着柴油机转速的增加，颗粒的分形维数也呈现出增加的趋势，即柴油机的转速能够使得颗粒表面的粗糙度增大。鞠洪玲等和宋金瓯等认为，柴油机缸内活塞凹坑边缘附近的气流速度最高，此处颗粒粒径增长速度较快[35-36]。杨芳玲建立了柴油机缸内颗粒的碰撞和凝并模型，认为柴油机缸内气流速度的增大使得颗粒碰撞频率增加，颗粒更加容易发生凝并[37]。另外，颗粒在缸内生成的同时伴随着氧化燃烧的过程。根据陈亮等的研究，缸内颗粒的浓度和粒径在燃烧后期趋于某一稳定值，氧化燃烧对颗粒无显著影响[38]。因此，颗粒分形维数的增加可能是缸内颗粒碰撞和凝并作用加剧的结果。