复杂的计算燃烧学

燃烧现象在生活和工业中非常普遍，其涉及的学科较多，是极其复杂的物理化学过程。

初步统计燃烧过程涉及到以下几个方向：

流体力学——伴随着流动过程

传热学——伴随着热量传输

传质学——伴随着新物质的生成和扩散

化学热力学——燃料和燃烧产物的热量转化及化学反应能够进行的程度

化学动力学——燃烧反应的速度

燃烧规律及其应用技术的研究不断地丰富了燃烧理论，提升了燃烧技术。在人们长期的探索中涌现了一大批优秀的化学家、物理学家和实践家，这里我们简单列举下燃烧理论的发展历程：

18世纪以前

我们现在说燃烧是染料和氧化剂在一定条件下，伴随有发光发热的剧烈氧化反应。但是在早期人们对自然的认识不够清晰，从古希腊的四元论(空气、水、火、土)和我国五行说(金、水、木、火、土)都提到了火，但是把它作为一个整体去讨论，本质上还没有深入。后来流传较广燃素学说（德国化学家贝歇尔（1635-1682）等提出）解释燃烧是分解过程，释放燃素，对燃烧有了更深入的探讨。

18世纪中~

俄国化学家罗蒙诺索夫(1756)、法国化学家拉瓦锡(1777)根据试验首先正确阐明燃烧的本质：可燃物质的氧化学说。

19世纪~

热化学及热力学的发展，人们把燃烧过程作为热力平衡系来研究，得出了燃烧过程中一些重要的静态特性参数：燃烧反应热、绝热燃烧温度、燃烧产物平衡成份的规律性等。

20世纪初~50年代

美国化学家刘易斯(B.Lewis)、苏联化学家谢苗诺夫研究了化学反应动力学机理，提出化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，并发现燃烧反应具有链锁反应的特点，从而奠定了燃烧理论的基础。

谢苗诺夫（苏联，1896-1986年）毕生研究化学反应历程和化学动力学问题，对链式反应深入研究（链式反应的发现，标志着理论化学的研究进入到一个新的阶段）。他由反应动力学和传热传质相互作用的观点，建立了着火及火焰传播的量化关系，让人们逐渐认识到，限制燃烧过程的往往不仅是反应动力学还有传热传质。经典燃烧理论因此快速发展。

在这个时期，人们基于扩散燃烧或扩散一动力燃烧的观点，对液滴和炭粒燃烧开始了深入研究。

20世纪50~60年代

冯·卡门(美国，1881年—1963年)和钱学森（1911年—2009年）首先提出用连续介质力学来研究燃烧，逐步建立了“化学流体力学”，也叫“反应流体力学”。许多学者根据这一方法来研究燃烧问题，如层流燃烧、湍流燃烧、火焰稳定等，取得了广泛的研究成果，初步形成燃烧流体力学。

这里不得不多说一下钱老的科学成就：

应用力学：空气动力学及固体力学方面做了开拓性研究，揭示了可压缩边界层的一些温度变化情况，并最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念；

物理力学:稀薄气体的物理、化学和力学特性研究,提出物理力学概念；

喷气推进与航天技术：提出并实现了火箭助推起飞装置（JATO）、火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想、天地往返运输系统概念、参与制定了中国第一个星际航空的发展规划，发展建立了工程控制论和系统学等；

工程控制理论：设计稳定与制导系统等工程技术研究的先驱；

系统工程和系统科学： 将中国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论；

思维科学：思维科学（noeticscience）观及其与人工智能、智能计算机的结合；

人体科学：“人体功能态”理论；

科学技术体系与马克思主义哲学：十大科学技术部门的划分法。

20世纪70年代

斯波尔丁(D. B. Spalding)等一批学者把计算流体力学方法用于研究层流及湍流气体燃烧、液雾及煤粉燃烧，建立了燃烧的数学模拟方法及数值计算方法，开启了“计算燃烧学”的新领域。加速了燃烧理论和燃烧技术的发展，定量预测燃烧过程和燃烧设备性能，使燃烧理论及其应用达到了新的高度。

选自 趋一仿真