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1、进气参数对微燃烧室内甲烷/空气预混燃烧特性的影响微尺度燃烧的研究对于提高微型动力系统的性能具有重要意义,同时也将丰富燃烧学基础理论。本文基于对国内外相关研究动态的分析,针对预热后的预混气体在微燃烧室内的燃烧过程进行研究,对燃烧室内部的CH4/Air预混合燃烧进行了相关测试,分析了不同入口参数下甲烷和空气预混合燃烧特性,并获得了预热作用对燃烧过程的影响规律。论文的主要工作和成果如下:（1）搭建了可对入口预混气体进行预热的可视化微燃烧实验测试平台,并加工了不同通道高度的燃烧室,针对不同入口参数下的燃烧室内预混火焰燃烧过程、可燃界限和外壁面温度进行
2、了实验测试。同时,建立了微尺度下甲烷空气预混燃烧的数值计算三维模型,并进行了实验验证。（2）通过实验测试分析了提高入口混合气温度对燃烧室的可燃界限以及外壁面温度分布的影响。结果表明:提高进气温度后通道高度为3.0mm的燃烧室内火焰稳定燃烧的范围较常温时明显扩大,说明预热有助于增强燃烧的稳定性。且预热后的甲烷/空气预混火焰可稳定燃烧时的最小通道高度由常温下的2.5mm降低至2.0mm。在通道高度为2.0mm的燃烧室内,低流量下的富燃和贫燃极限范围较高流量时缩小较为显著,说明进气温度升高后混合气进入燃烧室可燃时的最小通道高度极限降低。此外,预热温度越高,通道高度为3.
3、0mm的燃烧室外壁面中心线温度的峰值越高,这将有助于提高燃烧的剧烈程度。且入口温度与最高温度的差值逐渐减小,有利于燃烧室入口处混合气吸收热量参与反应,进一步提高了反应效率。（3）通过数值模拟研究了不同进气参数对CH4/Air预混燃烧火焰的燃烧特性的影响。结果表明:随着入口预热温度的升高,OH基质量分数最高区域逐渐向入口移动且燃烧的剧烈程度逐渐增大。预热后当量比不小于1.0时,升高当量比显著提高了气相反应剧烈程度。而当量比大于1.0时,由于燃料浓度较大,氧化剂浓度相对较小,化学反应进行相对较慢,燃烧的剧烈程度因而变缓。此外,不同甲烷流量下提高进
4、气温度时气相反应强度明显增强。（4）通过数值模拟与实验相结合分析了入口参数对微燃烧室内热损失特性的影响。结果表明:入口预混气体温度升高,外壁面平均温度不断上升,壁面热损失不断增大。随着预热后的混合气当量比不断增加,外壁面热损失先增大后减小。预热后当量比不变时随着甲烷质量流量增加,外壁面热损失不断增大。当预热温度较低时,气体未完全燃烧热损失小幅增大;而当预热温度较高时,甲烷转化率明显增大,气体未完全燃烧热损失减小。预热后随着混合气当量比的增加,气体未完全燃烧热损失的增幅较大。当量比不变时其随着甲烷质量流量的增加不断增大。此外,随着入口预热温度的升高,排气热损失增大,
5、预热后不同当量比对排气热损失的影响较小,而甲烷质量流量对排气热损失有较大的影响。
