帶鈍體的微型瑞士卷燃燒器的數(shù)值模擬研究.pdf

1、由于碳?xì)浠衔锶剂系哪芰棵芏缺饶壳笆澜缟献詈玫匿囯姵馗邘资?，利用微尺度燃燒產(chǎn)生或轉(zhuǎn)換的能量相比傳統(tǒng)電池能更好的為微機(jī)電裝置提供動(dòng)力。而微小尺度下的火焰受到較大散熱損失等不利因素的影響，從而使得微小尺度火焰容易失穩(wěn)或熄滅。為此，有學(xué)者提出采用“瑞士卷結(jié)構(gòu)”來提高火焰穩(wěn)定性，此結(jié)構(gòu)通過預(yù)熱未燃預(yù)混氣來拓寬穩(wěn)燃極限，但此方法不能很好地將火焰錨定在燃燒器中心，這不利于進(jìn)一步擴(kuò)展其穩(wěn)燃范圍。而眾多研究結(jié)果表明鈍體能很好地錨定火焰位置，從而顯著擴(kuò)

2、大微燃燒器的吹熄極限。鑒于此，本文提出帶鈍體的微小型瑞士卷燃燒器結(jié)構(gòu)，充分利用鈍體的回流區(qū)和瑞士卷結(jié)構(gòu)的熱循環(huán)效應(yīng)，以期達(dá)到同時(shí)拓寬吹熄極限和貧燃極限的雙重目標(biāo)。通過改變鈍體大小和固體材料的熱物性等關(guān)鍵參數(shù)，重點(diǎn)研究了該燃燒器中傳熱、流動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)之間的復(fù)雜相互作用對(duì)火焰穩(wěn)定性的影響。
　　首先，研究了預(yù)熱溫度對(duì)微直管燃燒器穩(wěn)燃性能的影響，結(jié)果表明提高預(yù)熱溫度可顯著提高火焰穩(wěn)定性，即通過增焓可明顯增強(qiáng)火焰穩(wěn)定性。
　　然后，

3、采用詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，數(shù)值模擬研究了鈍體及其大小對(duì)火焰吹熄極限的影響。結(jié)果表明鈍體后形成的回流區(qū)可明顯擴(kuò)寬火焰可燃極限，即鈍體穩(wěn)燃效果明顯，且鈍體的穩(wěn)燃效果隨阻塞比的增大而增強(qiáng)。
　　最后，研究了導(dǎo)熱系數(shù)和三種壁面材料（石英、不銹鋼、碳化硅）對(duì)甲烷/空氣預(yù)混火焰穩(wěn)燃范圍的影響。結(jié)果表明導(dǎo)熱系數(shù)越小，可燃范圍越寬。另外，對(duì)于不同材料制成的燃燒器，不銹鋼燃燒器的火焰吹熄極限最大，碳化硅燃燒器最小，而石英燃燒器居中。這是因?yàn)榇迪O限主要