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| 微尺度扩散火焰及低热损微燃烧器的数值模拟研究 | |
| 何琼 | |
| Thesis Advisor | 赵黛青 |
| 2008-06-04 | |
| Degree Grantor | 中国科学院广州能源研究所 |
| Place of Conferral | 广州能源研究所 |
| Degree Name | 硕士 |
| Keyword | 微尺度火焰 微燃烧器 低热损 燃烧效率 热扩散 对流 |
| Abstract | 微动力/燃烧装置是MEMS的关键部件之一。为了研制高性能的微燃烧器，本文以理论研究为主的方法，首先针对甲烷微尺度火焰的基本结构和燃烧特性进行了理论分析，以此为基础对自行设计的低热损微燃烧器原型进行了详细的数值模拟，研究结果有助于微尺度燃烧机理的深入揭示以及高性能微燃烧系统的合理化设计。 针对无限大空间内的甲烷扩散火焰，本文重点研究了微喷管内区域的传热传质过程对微火焰结构及燃烧特性的影响。计算结果表明：喷管内气体的传热传质作用对微尺度甲烷扩散火焰有重要影响，在微尺度条件下，喷管内区域相对微火焰已经不能忽略，在进行数值计算的过程中，要包含一定的喷管长度；微尺度甲烷燃烧过程中，热扩散相对于对流作用已经不能忽略，甲烷火焰受到双重作用的影响；固定喷管内直径为0.3mm，随着甲烷进气速度的减小，热扩散作用逐渐显著，喷管内部出现温度变化，燃料被预热，甲烷和空气开始混合；固定进气速度为1.0m/s，随着喷管尺寸的减小，热扩散作用增强，在喷管直径减至0.15mm时，甲烷在喷管内就开始发生明显的燃烧反应，释放出热量。 针对一种低热损微燃烧器，本文建立了数值研究模型，利用数值计算的方法，对微燃烧器内柱状甲烷/空气预混微火焰的火焰结构、燃烧特性和影响因素等问题进行了研究。首先，针对模型设置情况，如反应模型、边界条件等进行了详细的讨论，通过计算精度的验证确定了下一步研究所需的工况条件和数值分析手法；其次，采用甲烷/空气一步总括反应模型、多孔进气入口结构、壁面等温条件，研究了预混气流速、当量比等对微燃烧器内燃烧特性的影响：（1）在固定当量比为1.0的情况下，改变混合气进气速度，计算结果表明：微燃烧器内，在燃料进气口附近形成了一个圆柱状未燃区，可以很好的减少热量损失；同时，随着混合燃料进气速度的增加，温度逐渐升高，最高温度区域向燃烧器外部扩展，燃烧效率增大。速度增大到5.0m/s时，火焰开始向燃烧器外移动。超过10.0m/s时，火焰吹熄。（2）在固定混合气进气速度0.5m/s的情况下，改变预混气当量比，计算结果表明：随着当量比的增加，最高温度先升高，达到一个峰值后开始下降，最高温度出现在当量比为0.9时；甲烷质量浓度随当量比的增加而升高，燃尽效果变差。单位体积发热率在贫燃时随当量比的增大而增大，富燃时，逐渐减小。发热率越大，火焰面越靠近壁面。燃烧效率随着当量比的增大而减小。 |
| Pages | 85 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.giec.ac.cn/handle/344007/5784 |
| Collection | 中国科学院广州能源研究所 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 何琼. 微尺度扩散火焰及低热损微燃烧器的数值模拟研究[D]. 广州能源研究所. 中国科学院广州能源研究所,2008. |
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| 200528014924006何琼_pa（1772KB） | 开放获取 | -- | View Download | |||
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