近日，能动学院刘冬教授团队指导的本科生在火焰碳烟光学诊断方面取得重要研究进展，相关研究成果以“Quantitative optical diagnostics on macroscopic soot onset for ethylene diffusion flames with ethyl ester addition”为题，发表在老牌国际光学类顶级期刊《光学快报》（Optics Express）上。南京理工大学为该项工作的第一完成单位和通讯单位，能动学院本科生邹支宇为论文第一作者，刘冬教授为通讯作者，这是能动学院首次以本科生为第一作者在此类光学顶级期刊上发表论文。
文章链接为: https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-12-21410&id=476249
长期以来化石燃料不完全燃烧生成的碳烟颗粒物对燃烧效率、人类健康和气候变化产生诸多不利的影响, 针对燃烧生成碳烟颗粒物的基础研究为后续开发清洁燃烧技术以及实现“双碳”目标均具有重要意义，属于国际前沿与学术难点。
文章提出了一种新的定量光学诊断方法，用于确定对冲扩散火焰中碳烟转捩临界阈值，该方法是基于三色发光的比例判别和非参数、无监督的自动阈值选择算法，准确地判定了添加生物酯类的乙烯扩散火焰中碳烟宏观初生阈值，提出的新方法将对其他火焰的碳烟诊断具有重要参考价值。
文章要点如下：
要点1：通过精准的调控从无碳烟到碳烟火焰进行连续的拍摄（图1）.
图1 碳烟火焰转捩过程系列火焰图
要点2：对转捩过程中的火焰三基色光进行分解（图2）
图2 碳烟火焰在转捩过程中的三色发光比例图
要点3：利用基于非参数、无监督的自动阈值选择的图像识别算法对碳烟阈值进行诊断（图3）
图3 算法运行路径图
要点4：新方法能准确对乙烯和添加不同比例乙酯的碳烟初生阈值进行诊断（图4）
图4 碳烟初生阈值诊断结果图
该工作得到了国家级科研训练和国家自然科学基金的支持。
