Power MEMS氫氣微燃燒過程的數值模擬.pdf

1、Power MEMS(MEMS-based power sources)即基于MEMS的微能源動力系統(tǒng)，在航空航天、通信、生物醫(yī)學、國防等領域具有廣闊的應用前景，將給現代社會帶來重大而深遠的影響。國內外已經相繼開展了對它的研究，但是開展的研究大都著重于技術和工藝為題，在制約系統(tǒng)成敗的關鍵問題，特別是如何實現微尺度燃燒等問題上的研究由于理論和試驗模型的缺乏，仍然沒有突破性的進展。微尺度燃燒是隨著PowerMEMS的出現而提出的，H2的微燃

2、燒以及微燃燒室的研究都是當今的熱點問題，國內開展這方面研究的單位還比較少， 本論文以Jinsong Hua和Meng Wu等提出的管道型燃燒室模型和MIT微型渦輪機的燃燒室模型為研究對象，對Power MEMS微燃燒的數值模擬方法進行研究，基于微燃燒原理和特點，采用了合理的物理模型和數值計算方法，包括控制方程、化學反應動力學、物質傳輸理論、有限體積法及合理的邊界條件等，用FUJENT軟件及其用戶子程序CHEMKIN系統(tǒng)地模擬了混

3、合燃氣的微燃燒情況，并與Jinsong Hua和Meng Wu等所得出的相關結論進行比較。 本文第一部分對管道型燃燒室中的H<,2>/air微燃燒進行了數值模擬，表明：燃燒室直徑的增大可以使得燃燒更加完全，燃燒室效率增大；隨著H<,2>當量比的增大，燃燒室出口溫度和平均反應速率都呈現先增大后減小的趨勢；壁面散熱對燃燒效率和速度影響非常大，而且燃燒室尺度越小，這種影響就越大；采用詳細反應機理可以更精確地對燃燒室局部進行定量分析，而

4、且模擬結果與Jinsong Hua和MengWu等得出的結論更加接近， 本文第二部分對MIT微型渦輪機的燃燒室中的H<,2>/air燃燒進行了數值模擬，表明：隨著入口混合氣體質量流量的增大，燃燒室效率出現先增大后減小的趨勢，質量流量過小，氣體可能在循環(huán)套內燃燒從而可能對壁面材料造成損壞：H2<,2>當量比在小于1的范圍內增大，燃燒效率增大，但是如果當量比到一定數值后會產生在循環(huán)套內燃燒的情況，因此要選擇合適的質量流量和H<,2>