碳黑（soot）是化石燃料燃烧过程中产生的一种颗粒物，它是由于不完全燃烧所产生的，这会大大降低燃料的利用率。同时，碳黑的排放会破环境，危害人类的身体健康，可以引起呼吸道疾病。近些年，为了应对全球气候变暖，在燃煤发电和冶金等行业中，以O2/CO2气流代替空气作为氧化剂，同时结合烟气再循环的富氧燃烧技术，因其在回收温室气体CO2方面的优点，受到越来越多的关注。因此，深入的了解碳黑形成的物理和化学过程，尤其是富氧燃烧在CO2气氛下碳黑的形成，对于开发洁净燃烧设备，降低污染物排放具有重要的现实意义。本文首先基于充分混合反应器/一维柱塞流反应器（JSR/PFR）系统，模拟研究了富燃乙烯预混火焰后火焰区中碳黑的生成，通过反应路径分析和敏感性分析，找出主导多环芳烃（PAH）的生成路径。同时，对比了N2和CO2气氛下的燃烧特性，分析CO2大量存在时对碳黑生成的影响。结果表明在苯的形成过程中，C2H2和C3H3是重要的中间产物。多环芳烃的形成主要基于脱氢加乙炔（HACA）过程和PAH+PAH缩合的增长机理。此外，CO2的化学效应对碳黑的生成具有抑制作用接下来，针对一维对冲扩散火焰，在不同的化学计量混合分数Zst下模拟研究了火焰结构和燃烧特性对碳黑生成的影响，并对比分析了CO2和N2气氛下碳黑生成的差异。结果表明在两种气氛下，随着氧化剂中氧浓度的增加和燃料的稀释，火焰中碳黑生成量减小。此外，CO2的热效应和化学效应对碳黑的生成具有抑制作用，且热效应对碳黑生成量的影响更大。最后，在二维伴流扩散火焰中，模拟研究了氧浓度增加对燃烧特性、碳黑形成的影响。同时，与实验结果进行了对比验证。结果表明随着氧化剂中氧气浓度的增加，火焰的高度逐渐变短，温度峰值升高，高温区从两侧逐渐移向了火焰的顶端和两侧，碳黑体积分数的峰值不是单调的下降，而是先增大后减小。