燃燒學(xué)(卷名：機(jī)械工程)

研究著火、熄火和燃燒機(jī)理的學(xué)科。燃燒是指燃料與氧化劑發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)，并伴有發(fā)光發(fā)熱的現(xiàn)象。燃燒不單純是化學(xué)反應(yīng)，而是反應(yīng)、流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)并存、相互作用的綜合現(xiàn)象。燃燒學(xué)的研究?jī)?nèi)容通常包括：燃燒過(guò)程的熱力學(xué)，燃燒反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，著火和熄火理論，預(yù)混氣體的層流和湍流燃燒，液滴和煤粒燃燒、液霧、煤粉和流化床燃燒，推進(jìn)劑燃燒，爆震燃燒，邊界層和射流中的燃燒，湍流和兩相燃燒的數(shù)學(xué)模型，以及燃燒的激光診斷等。

遠(yuǎn)古時(shí)代，火的使用使人類從野蠻狀態(tài)走向文明，18世紀(jì)以前，人們認(rèn)為物質(zhì)燃燒取決于一種特殊的“燃素”。18世紀(jì)中葉，法國(guó)化學(xué)家A.L.de拉瓦錫和俄國(guó)科學(xué)家Μ.β.羅蒙諾索夫根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)分別提出燃燒是物質(zhì)氧化的理論。19世紀(jì)，人們用熱化學(xué)和熱力學(xué)方法研究燃燒，發(fā)現(xiàn)了燃燒熱、絕熱燃燒溫度和燃燒產(chǎn)物平衡成分等重要特性。20世紀(jì)初，蘇聯(lián)化學(xué)家H.H.謝苗諾夫和美國(guó)化學(xué)家B.劉易斯等人發(fā)現(xiàn)，影響燃燒速率的重要因素是反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，而且燃燒反應(yīng)有分枝鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的特點(diǎn)，即中間生成物（也稱活潑中心）可以加速燃燒過(guò)程。30年代，蘇聯(lián)科學(xué)家Я.Б.澤利多維奇、Д.Α.弗蘭克-卡梅涅茨基和美國(guó)的劉易斯等又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，燃燒現(xiàn)象，無(wú)論是著火、熄滅和火焰?zhèn)鞑ィ€是緩燃和爆震等，都是化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和傳熱傳質(zhì)等物理因素的相互作用。在研究了預(yù)混火焰和擴(kuò)散火焰、層流燃燒和湍流燃燒以及液滴燃燒和碳粒燃燒等基本規(guī)律之后，人們認(rèn)識(shí)到，控制燃燒過(guò)程的主導(dǎo)因素往往不是化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，而是流動(dòng)和傳熱傳質(zhì)。于是初步形成燃燒理論。40～50年代，由于航空、航天技術(shù)的發(fā)展，使燃燒的研究由一般動(dòng)力機(jī)械擴(kuò)展到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭和飛行器頭部燒蝕等問(wèn)題中，并取得了迅速的發(fā)展。因此，力學(xué)家T.von卡門和中國(guó)的錢學(xué)森建議用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法來(lái)研究燃燒，提出了“化學(xué)流體力學(xué)”（后來(lái)又稱為“反應(yīng)流體力學(xué)”）這一名稱的建議。許多人運(yùn)用粘性流體力學(xué)和邊界層理論對(duì)層流燃燒、湍流燃燒、著火、火焰穩(wěn)定和燃燒振蕩等問(wèn)題進(jìn)行了更深入的定量分析。到了70年代初，由于高速電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，英國(guó)科學(xué)家D.B.斯波爾丁等人提出了一系列流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)和燃燒的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法，把燃燒學(xué)的基本概念，化學(xué)流體力學(xué)理論、計(jì)算流體力學(xué)方法和燃燒室的工程設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，開辟了研究燃燒理論及其應(yīng)用的新途徑。70年代中期以來(lái)，應(yīng)用激光技術(shù)測(cè)量燃燒過(guò)程中氣體和顆粒的速度、溫度和濃度等，加深了對(duì)燃燒現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

燃燒學(xué)是一門正在發(fā)展中的學(xué)科。能源、航天、航空、環(huán)境工程和火災(zāi)防治等方面提出了許多有待解決的重大問(wèn)題，諸如高強(qiáng)度燃燒、低品位燃料燃燒（以重油代輕油，以煤代油，以劣質(zhì)煤代優(yōu)質(zhì)煤等）、煤漿（油-煤，水-煤，油-水-煤等）燃燒、流化床燃燒、催化燃燒、滲流燃燒、燃燒污染物排放和控制(見(jiàn)燃燒污染)、火災(zāi)起因和防止等。燃燒學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展與湍流理論、多相流體力學(xué)、輻射傳熱學(xué)和復(fù)雜反應(yīng)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的發(fā)展相互滲透。