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随着微加工技术的发展,微电子机械系统(Micro Electronic MechanicalSystem,MEMS)获得蓬勃发展并对人类生活产生革命性的影响。而动力供给单元是该类系统最薄弱的环节,目前还是主要依赖电池。为解决这一瓶颈问题,基于微尺度燃烧的微动力系统被提出并获得较快发展。它是在很小的体积内利用燃烧释放燃料的化学能进而获得热能,后依靠各种路径转换为电能或者机械能的系统,包括微透平机、微热电系统和微热光电系统等。其内部的燃烧室是基于燃烧的微动力系统的最关键部件,因此,对于内部燃烧过程的研究具有重要的学术意义和应用价值。 本文首先介绍了各种微动力系统,后在分析实现稳定微燃烧方法的基础上,针对多孔介质微燃烧室内的燃烧情况进行了数值模拟,得到了燃烧室特征参数和进气条件对多孔介质燃烧室内部燃烧过程的影响。为了深入探究多孔介质的稳燃机理,还从填充型多孔介质微燃烧室中提炼出单个嵌入小球式微燃烧室进行实验研究,对小球在微尺度燃烧中的稳燃作用进行了研究。论文的主要研究内容和成果如下: (1)建立了多孔介质微燃烧室的计算模型,并参照实验数据对模拟结果进行了验证。在此基础上,对多孔介质微燃烧室内部的燃烧过程进行了数值模拟。 (2)通过数值模拟方法得到了氢氧混合气的当量比、多孔介质材料、孔隙率和混合气流速对多孔介质微燃烧室燃烧过程的影响规律。 (3)设计加工了嵌入小球式可视化微燃烧室,改变入口参数,对其内部的火焰传播过程进行了观测,得到了嵌入小球和未嵌入小球的可燃范围图。实验结果表明,微燃烧室中嵌入小球可以明显拓宽其可燃范围。小球直径与燃烧通道高度之比对可燃范围有显著影响,并且混合气当量比和流速直接影响可燃范围内反复熄燃火焰的频率。 本文的研究结果为更清楚地认识多孔介质燃烧室内部燃烧特性提供了一些理论基础,也为设计微多孔介质燃烧室提供了依据。