随着电子机械系统面向小型化、高效化、集成化方向的发展,人们对于质量轻、寿命长的微型动力装置的需求日益迫切。基于碳氢燃料燃烧的微动力系统顺应这一需要,且在功率密度、燃料供给和能源输出形式方面具有显著优势。微燃烧室是该类系统能量转化的核心部件,由于微尺度条件下燃烧器尺寸的缩小,使得燃烧室面容比增大,继而导致散热速率急剧增加,常规火焰无法得到稳定,另外,火焰传播的自由基更容易因碰撞壁面而失去活性,从而使得火焰传播越发困难。鉴于此,针对微燃烧室的优化改进已经得到学者们广泛的关注。本文设计了两种不同结构的燃烧室,即带截面突变的燃烧室和带对称凸台的燃烧室。利用实验的方法和数值模拟手段,针对微燃烧室内部氢气/氧气预混合燃烧特性,对比分析有截面突变的燃烧室和无截面突变的燃烧室。另外借助数值计算软件Ansys Fluent,分析了带对称凸台的燃烧室内部燃烧特性。此外还对比分析了两种不同结构的燃烧室内部燃烧特性,以获得更优的燃烧室效率。论文的主要研究内容及所得主要结论如下:(1)针对微燃烧室内部氢氧预混燃烧特性,通过实验对比分析有截面突变的燃烧室和无截面突变的燃烧室,通过改变预混气当量比和混合气入口流速,分析了燃烧室内部燃烧情况。结果表明,带截面突变的燃烧室的外壁面平均温度在当量比为1时达到最大值,且随着当量比从1开始变大或变小,燃烧室外壁面平均温度均降低。混合气入口流速的增加会加剧燃烧过程,使外壁面平均温度升高。(2)在试验验证的基础上,耦合详细的氢气/氧气化学反应动力学机理,建立了微燃烧室的三维数值计算模型并进行了实验验证,根据燃烧室内部温度和组分分布情况,对比分析截面突变对燃烧室内部燃烧过程的影响。结果表明,截面突变的尺寸增加,微燃烧室内的高温区域扩大。增加混合气的入口流速,微燃烧室内流体的温度升高。采用截面突变的结构有利于减缓入口流速增加所引起的氢气转化率下降的趋势。(3)设计出带对称凸台的燃烧室,通过数值模拟分析了带对称凸台的燃烧室内部燃烧特性。结果表明,增加对称凸台的高度对燃烧室内混合气的温度影响不大。为获得较高的燃烧室效率,将入口流速控制在合适范围内,随着入口流速的增加,带对称凸台的微燃烧室内流体的温度升高,出口温度也相应升高。(4)借助数值模拟手段,对比分析了两种不同结构的燃烧室内部燃烧特性,以获得更好的燃烧室结构。结果表明,带截面突变的燃烧室内部燃烧性能相比于带对称凸台的燃烧室更为优越。