微尺度燃燒的可視化測量研究及數值分析.pdf

1、近年來，微動力裝置因其在諸多領域廣泛的應用前景得到了迅猛的發(fā)展，而微型燃燒室作為微動力裝置中最重要和最復雜的部分也引起了人們越來越多的重視，但是傳統的測量手段在微尺度下受到極大的限制以至于近年來一直不能準確有效地對微尺度燃燒過程進行測量，這嚴重阻礙了對微燃燒室內復雜燃燒現象的深入探索。
　　 電容層析成像(ECT)技術能夠提供在線連續(xù)的可視化測量，其非侵入、多點、響應速度快等優(yōu)點對于解決微尺度燃燒研究中的眾多難題有其獨到的優(yōu)勢。

2、
　　 本文運用ECT方法對微型燃燒室內火焰分布進行可視化測量，將火焰的檢測擴展到多維空間，提供了一種新的微燃燒測量手段。
　　 主要完成了以下幾方面工作：
　　 (1)概括總結了ECT圖像重建算法的種類并對常用算法的特點和局限性進行了比較分析。探索了火焰的電學本質，分析火焰等離子體特性和在ECT外部交流激勵下的介電特性，推導了火焰介電常數以及ECT系統被測電容值與火焰溫度之間的關系，得出火焰溫度越高，火焰介電常

3、數越大以及被測電容值越大的結論。
　　 (2)采用光譜法對微管內的火焰信號進行了在線檢測，通過對火焰信號的時頻分析獲得了火焰穩(wěn)定燃燒的判據，最后通過對火焰強度比方差和火焰閃爍頻率的分析得到了當量比在1到2之間變化時，火焰穩(wěn)定性較好的結論，為合理的組織微燃燒提供了實驗依據。
　　 (3)為滿足高溫環(huán)境條件，設計并制作了一款微小耐高溫型ECT傳感器，并對其對火焰的響應特性進行了測試。利用標定實驗驗證了火焰介電常數與火焰溫度的

4、關系。搭建了微燃燒可視化測量實驗的實驗臺，實現了對微火焰的可視化測量，通過對ECT測量圖像的分析，研究了微燃燒的不穩(wěn)定性，其中不穩(wěn)定燃燒階段火焰圖像波動明顯，火焰區(qū)域面積不大且容易發(fā)生熄滅現象。
　　 (4)基于FLUENT計算平臺，對微尺度燃燒室不同燃燒條件下的溫度場、速度場及各組分濃度場進行了數值模擬，模擬結果顯示，在壁面絕熱情況下，燃燒室結構的變化、入口速度的大小均會對微燃燒的燃燒效率及穩(wěn)定性造成影響；在壁面散熱的情況下，