研究方向一、碳纳米颗粒形成机制

    碳烟是燃烧不充分的产物，是工程热物理学科多个研究领域的重要研究对象，包括火灾安全、航空发动机与内燃机、工业锅炉燃烧、能源热转化等。在火灾安全方面，森林、城市、工业设施等重大火灾产生的烟气不仅会对局部环境气候产生恶劣影响，更是会与火焰燃烧相互作用而导致火灾快速蔓延，威胁火灾现场消防救援人员的生命安全。在航空发动机与内燃机方面，积碳会影响燃烧效率，增加燃油消耗，损坏精密部件。在工业锅炉燃烧方面，积碳危害工业锅炉的安全稳定运行，化石燃料燃烧排放的碳烟，极大的污染空气。在能源热转化方面，碳烟沉积严重制约了催化剂的稳定性、效率和使用寿命。因此，全面解析碳烟形成机制是工程热物理学科多个研究领域的共同需求和共同难题，也是国际上燃烧反应动力学领域的前沿难点课题之一。

    总体来说，碳烟成核的过程类似于用大型多环芳烃拼“俄罗斯方块”，从碳烟前驱体开始，经过成核、精细结构演化、颗粒团聚、团簇聚合，最终形成成熟碳烟颗粒。目前，对于碳烟成核活性中间产物的微观结构及其普遍反应动力学规律的研究还很匮乏，尤其是对碳烟成核起到关键作用的特征分子结构基本类型，有很多待研究的问题和挑战。本研究方向使用先进的同步辐射光电离气溶胶质谱，对碳烟成核机制的特征分子结构基本类型开展全面探测和深入研究；理清各特征分子结构基本类型和各燃烧中间产物之间的反应规律，揭示其不随芳香环增多而改变的普适机理；完善碳烟成核反应网络，发展芳烃-碳烟层级模型。解决这一科学问题会拓展燃烧学界对于碳烟成核机制的认识，并促进碳烟燃烧反应动力学在工程实际中的应用。

研究方向二、固体燃烧反应动力学

（宣传图片制作中 ...）

研究方向三、集总简化燃烧模型构建

    森林火灾因其极强的突发性与破坏性，成为影响森林生态平衡的关键因素。追溯森林火灾发生的根源，预测火灾的发生和蔓延，需要明晰火源、天气、地形等与森林可燃物之间的相互作用。森林可燃物作为森林火灾的物质基础，其燃烧特性直接影响林火的发生、蔓延及火势控制。因此，系统探究森林可燃物的燃烧特性，构建其相应燃烧动力学模型，对于森林火灾防控、防火策略制定、火灾风险评估的数字化转型具有重要意义。

    虽然森林可燃物燃烧特性研究已成为森林火灾研究的重要方向，但对于可燃物燃烧模型的适用性、准确性便捷性等方面，仍缺乏系统性突破进展。本研究方向借助计算机辅助技术，包括分子力场计算和人工智能方法，从第一性原理出发，模拟可燃物反应动力学行为，结合统计分析，自动学习整合不同分子结构特征的森林可燃物的燃烧反应动力学机制，开发可燃物燃烧集总反应预测方法。在此基础上，建立森林可燃物模型信息数据库，自动构建面向对象的集总燃烧模型。本研究方向通过深入探索燃烧过程的本质规律，为森林火灾预测提供了新视角。

研究方向四、森林野火蔓延实时仿真

（宣传图片制作中 ...）