微尺度燃燒的研究對(duì)于提高微型動(dòng)力系統(tǒng)的性能具有重要意義,同時(shí)也將豐富燃燒學(xué)基礎(chǔ)理論。本文基于對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究動(dòng)態(tài)的分析,針對(duì)預(yù)熱后的預(yù)混氣體在微燃燒室內(nèi)的燃燒過程進(jìn)行研究,對(duì)燃燒室內(nèi)部的CH₄/Air預(yù)混合燃燒進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試,分析了不同入口參數(shù)下甲烷和空氣預(yù)混合燃燒特性,并獲得了預(yù)熱作用對(duì)燃燒過程的影響規(guī)律。論文的主要工作和成果如下:（1）搭建了可對(duì)入口預(yù)混氣體進(jìn)行預(yù)熱的可視化微燃燒實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),并加工了不同通道高度的燃燒室,針對(duì)不同入口參數(shù)下的燃燒室內(nèi)預(yù)混火焰燃燒過程、可燃界限和外壁面溫度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。同時(shí),建立了微尺度下甲烷空氣預(yù)混燃燒的數(shù)值計(jì)算三維模型,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。（2）通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析了提高入口混合氣溫度對(duì)燃燒室的可燃界限以及外壁面溫度分布的影響。結(jié)果表明:提高進(jìn)氣溫度后通道高度為3.0 mm的燃燒室內(nèi)火焰穩(wěn)定燃燒的范圍較常溫時(shí)明顯擴(kuò)大,說明預(yù)熱有助于增強(qiáng)燃燒的穩(wěn)定性。且預(yù)熱后的甲烷/空氣預(yù)混火焰可穩(wěn)定燃燒時(shí)的最小通道高度由常溫下的2.5mm降低至2.0 mm。在通道高度為2.0 mm的燃燒室內(nèi),低流量下的富燃和貧燃極限范圍較高流量時(shí)縮小較為顯著,... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

碳?xì)淙剂吓c現(xiàn)有電池能量密度的對(duì)比

圖 1.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)示意圖Fig. 1.2 Schematic diagram of micro gas turbine微型燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)了燃料的化學(xué)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，圖 1.2 為微型燃?xì)庥?jì)圖樣。它的工作原理是空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后與燃料先進(jìn)行混合，隨后微型燃燒器內(nèi)點(diǎn)火燃燒，混合燃?xì)鉁囟壬吆笈蛎�，進(jìn)而推動(dòng)渦輪機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)。法國(guó)航空航天研究院 Dessornes 等人[3]一直致力于從事 Deca，旨在實(shí)現(xiàn)微型燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率能夠達(dá)到 50 W～100 W。他們?cè)O(shè)計(jì)徑為 22.0 mm，高度為 32.0 mm 的微型燃?xì)廨啓C(jī)（如圖 1.3（a）所示）在相同的子午面上設(shè)有 24 個(gè)空氣噴射器和 24 個(gè)燃料噴射器，實(shí)驗(yàn)測(cè)試安裝如圖 1.3（b）所示。該發(fā)動(dòng)機(jī)基于 Brayton-Joule 循環(huán)，包括了直0 mm 的離心式壓縮機(jī)（及其測(cè)試臺(tái)如圖 1.3（c）所示），徑向汽輪機(jī)和室。該燃?xì)廨啓C(jī)在額定速率工作時(shí)燃料轉(zhuǎn)化為電能的總效率為 5%～1出功率預(yù)計(jì)高達(dá) 200W/kg。初步測(cè)試的結(jié)果表明，微型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速

（c）微型壓縮機(jī)及其測(cè)試臺(tái)圖 1.3 法國(guó)航空航天研究院[3]研制的微型燃?xì)廨啓C(jī)Fig. 1.3 Micro gas-turbine engine made by ONERA[3]型三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)04 年英國(guó)伯明翰大學(xué)[4]研發(fā)出了一種微型轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)，該類發(fā)動(dòng)機(jī)采形的轉(zhuǎn)子，以替代傳統(tǒng)的活塞來壓縮特殊形狀燃燒室中的預(yù)混合氣體計(jì)中三角形轉(zhuǎn)子的材料是鎳，其熔點(diǎn)高達(dá) 1455℃，足夠承受燃燒過程過程中的高溫。為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸減小導(dǎo)致熱損失過大引起燃燒不穩(wěn)，三角形轉(zhuǎn)子的每一邊都設(shè)計(jì)了凹腔，目的是擴(kuò)大燃燒室的容積使得燃熱量增加。凹腔將轉(zhuǎn)子分成了四層，其中兩層保持原始的凸形狀，而原則被凹腔直接分割成中間的兩層，如圖 1.4（a）所示。這些凹腔改善了形狀，且使得燃燒室的體積增加了 1.432 mm3。該發(fā)動(dòng)機(jī)的總設(shè)計(jì)尺寸

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[9]微熱光電系統(tǒng)中多孔介質(zhì)燃燒室性能試驗(yàn)[J]. 潘劍鋒,張會(huì)峰,唐愛坤,李德桃,丁建寧,薛宏.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2010(05)
[10]微熱光電系統(tǒng)原型的設(shè)計(jì)制造和測(cè)試[J]. 潘劍鋒,楊文明,李德桃,黃俊.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2005(05)

碩士論文
[1]微通道內(nèi)腔體結(jié)構(gòu)對(duì)甲烷催化燃燒特性影響的數(shù)值研究[D]. 李立亞.重慶大學(xué) 2015



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