三阶突扩形微燃烧器燃烧特性-研究及场协同-分析

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1、湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩

2、印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I三阶突扩形微燃烧器燃烧特性研究及场协同分析摘要如今，微型系统在电子产品、汽车、军事、医学、航空、航天、环境监测等几乎所有领域都有着广泛的应用。目前微型系统还是主要依靠传统的化学电池提供能量，与之相比，碳氢燃料能量密度更高且更加环保，所以，在解决微型设备能源供给问题上，基于微尺度燃烧的微动力系统是目前最有前景的方案。然而与常规尺度下不同，在微尺度下实现稳定燃烧面临很多新的问

3、题，例如热量损失高、驻留时间短以及燃烧室特征尺寸小于火焰的熄火距离等，另外，结构复杂的微燃烧器在制作加工中还面临许多困难。这些问题直接制约着微燃烧器的发展及实际应用。为此，本文以国家留学基金项目——微尺度多孔介质稳定燃烧机理及其应用研究[201208430262]为依托，采用数值仿真与实验验证相结合的方法，对三阶突扩形微燃烧器燃烧特性的影响规律进行深入研究和分析。论文的主要研究工作与创新点如下：（1）采用三阶突扩形微燃烧器结构，建立了微燃烧器的物理模型、数学模型和氢气燃烧化学反应动力学模型，通过在不同物理条件下对微燃烧器进行数值模拟，得到了氢气/空气混合气体的入

4、口速度、当量比、入口温度和对流传热系数等物理边界条件对燃烧室内燃烧特性的影响规律。（2）利用场协同理论对三阶突扩形微燃烧器内燃烧区域进行了场协同分析，得到了速度矢量场与温度梯度场间的协同性随氢气/空气混合气体的入口速度、当量比、入口温度和对流传热系数等物理边界条件变化时的规律。（3）建立了一套实验系统，对三阶突扩形微燃烧器的燃烧特性进行了实验验证，仿真结果与实验结果吻合较好。关键词：微尺度燃烧；微燃烧器；数值模拟；场协同分析II工程硕士学位论文AbstractNowadays,Microdeviceshavebeenusedalotinalmostallfiel

5、ds,suchaselectronicproducts,automobile,aviation,aerospace,military,medicine,environmentalmonitoring,etc.Sofar,microdevicesstillmainlyrelyonthetraditionalchemicalbatteries.Comparedwithbatteries,hydrocarbonfuelwithhigherenergydensityismoreenvironmentallyfriendly.Sothemicropowersystemba

6、sedoncombustionisthemostpromisingpowersourceofmicrodevices.Butwhentheburnerisreducedtothemicroscale,therearemanynewproblems.Theimpactofthesurfaceheatlosstotheenvironmentincreasessharply.Thefuelignitionandstablecombustionbecomesextremelydifficultwithinthelimitedspace.Duetothecomplexst

7、ructureofthemicro-combustor,therearemanydifficultiesintheproducingprocess.Theseproblemsrestrictthedevelopmentandapplicationofmicro-combustordirectly.Thispaperisbasedontheprogram—stablecombustionmechanismoftheporousmediamicro-combustoranditsapplications[201208430262],whichissupportedb

8、ytheChinaSch