作为微电子机械系统的分支,基于高能量密度碳氢燃料燃烧的微型动力系统一直是科学研究的热门方向。对独立微尺度燃烧腔的性能开展研究对微型动力系统的设计具有指导意义。本文结合实验和Ansys Fluent 16.0数值模拟对微尺度平板式和圆柱形燃烧器开展研究,模拟过程中采用详细化学反应机理,并借助用户自定义方程(UDF)设定特定条件。本文主要研究目的在于探讨微尺度燃烧的影响因素,提高微尺度燃烧的稳定性,对微燃烧器结构优化提出合理性建议。平板式微燃烧器主要应用在微热光伏发电系统中。作为微热光伏系统的核心部件,微燃烧器壁面辐射效率的提高,以及壁面温度均匀性和火焰稳定性的增强能够有效地提高系统的整体效率,延长电池寿命。本文对平板式微燃烧器研究表明,燃烧器填充多孔介质后,外壁面温度和辐射效率明显增加,火焰稳定性增强。提高多孔介质孔隙率,外壁面的温度升高,火焰位置随流速移动的敏感性减小。此外,结合钝体的稳燃特性和多孔介质的热回流性质对燃烧器结构进行优化。研究结果表明:在半钝体燃烧器中,钝体宽度增加,外壁面温度降低,火焰稳定性减小。在半钝体燃烧器结构中,甲烷预混燃烧的壁面热辐射性能增强。氢气预混燃烧与甲烷存在差异:氢气在尾部半填充多孔介质燃烧时,外壁面存在两个高温区,温度均匀性增加。此时外壁面的热性能要高于半钝体燃烧器和全填充多孔介质燃烧器。采用圆柱形石英管燃烧器对甲烷火焰动态特性进行研究和分析。实验过程中观察到在不同氧气浓度下火焰出现反复熄火着火、稳定燃烧和双层震荡火焰状态。结合UDF定义壁面温度分析火焰稳定特性研究发现,负拉伸火焰能够提高火焰稳定性,正拉伸火焰稳定性降低。通过套管优化圆柱形燃烧器结果表明:套管燃烧能够增强燃烧器壁面和火焰热耦合效应,火焰的温度和稳定性得到提高,同时外壁面温度显著提高。因此套管微燃烧器更加适用于微动力系统燃烧器。