不同结构微燃烧室内氢/氧预混合燃烧的实验和模拟研究

发布时间：2023-08-16 16:33

　　随着电子机械系统面向小型化、高效化、集成化方向的发展,人们对于质量轻、寿命长的微型动力装置的需求日益迫切。基于碳氢燃料燃烧的微动力系统顺应这一需要,且在功率密度、燃料供给和能源输出形式方面具有显著优势。微燃烧室是该类系统能量转化的核心部件,由于微尺度条件下燃烧器尺寸的缩小,使得燃烧室面容比增大,继而导致散热速率急剧增加,常规火焰无法得到稳定,另外,火焰传播的自由基更容易因碰撞壁面而失去活性,从而使得火焰传播越发困难。鉴于此,针对微燃烧室的优化改进已经得到学者们广泛的关注。本文设计了两种不同结构的燃烧室,即带截面突变的燃烧室和带对称凸台的燃烧室。利用实验的方法和数值模拟手段,针对微燃烧室内部氢气/氧气预混合燃烧特性,对比分析有截面突变的燃烧室和无截面突变的燃烧室。另外借助数值计算软件Ansys Fluent,分析了带对称凸台的燃烧室内部燃烧特性。此外还对比分析了两种不同结构的燃烧室内部燃烧特性,以获得更优的燃烧室效率。论文的主要研究内容及所得主要结论如下:(1)针对微燃烧室内部氢氧预混燃烧特性,通过实验对比分析有截面突变的燃烧室和无截面突变的燃烧室,通过改变预混气当量比和混合气入口流速,...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 微尺度燃烧的研究背景和意义
    1.2 微尺度燃烧的应用
        1.2.1 微型燃烧机械装置
        1.2.2 微热光电系统
    1.3 微尺度燃烧的研究现状
        1.3.1 微尺度燃烧特性及面临的问题
        1.3.2 微尺度燃烧的稳燃方法
    1.4 本文主要研究内容
第二章 实验方法和数值计算模型
    2.1 实验条件及装置
        2.1.1 实验系统与装置介绍
        2.1.2 微燃烧室设计及加工
        2.1.3 数据采集和处理系统
    2.2 数值模拟的模型建立
        2.2.1 物理模型及网格划分
        2.2.2 数学模型
        2.2.3 数值计算方法
        2.2.4 混合气体的物性参数
        2.2.5 计算模型
        2.2.6 边界条件的确定
        2.2.7 化学反应动力学模型
    2.3 模型的实验验证
    2.4 本章小结
第三章 截面突变燃烧室内氢/氧预混合燃烧的实验
    3.1 截面突变对燃烧的影响
    3.2 当量比的影响
    3.3 入口流速的影响
    3.4 本章小结
第四章 截面突变燃烧室内氢/氧预混合燃烧的数值模拟
    4.1 截面突变燃烧室内部流场分析
    4.2 截面突变尺寸对燃烧性能的影响
    4.3 入口流速对截面突变燃烧室内部燃烧过程的影响
    4.4 氢气转化率讨论
    4.5 本章小结
第五章 对称凸台燃烧室内氢/氧预混合燃烧的数值模拟
    5.1 凸台结构燃烧室内部流场分析
    5.2 凸台高度对燃烧性能的影响
    5.3 入口流速对凸台结构燃烧室内部燃烧过程的影响
    5.4 氢气转化率讨论
    5.5 两类不同结构燃烧室对比
    5.6 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 建议及展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的文章



本文编号：3842283