● 摘要
本论文以管道型微燃烧室模型和微型涡轮机的燃烧室模型为研究对象，对Power MEMS微燃烧的数值模拟方法进行研究，基于微型燃烧原理和特点，建立了相应的物理模型和数值计算方法，包括控制方程、物质传输理论、有限体积法及合理的边界条件等，用FLUENT软件系统地模拟了混合燃气的微燃烧情况。对管道型燃烧室中的H2/air混合气的微燃烧进行了数值模拟，研究表明：燃烧室直径的增大可以使得燃烧更加完全，燃烧室效率增大；随着燃气当量比的增大，燃烧室出口温度和平均反应速率都呈现先增大后减小的趋势；混合气的流速对燃烧火焰的中心位置有一定的影响；燃烧室形状对燃烧的进行有较大影响，设计出合理的燃烧室将有助于微燃烧的改善；壁面散热对燃烧效率和速度影响非常大，而且燃烧室尺度越小，这种影响就越大。 对微型涡轮机的燃烧室中的H2/air混合气的微燃烧进行了数值模拟，研究表明：随着入口混合气体质量流量的增大，燃烧室效率出现先增大后减小的趋势，质量流量过小，气体可能在循环套内燃烧从而对壁面材料造成损坏；燃气当量比在小于1的范围内增大，燃烧效率增大，但是如果当量比到一定数值后会产生在循环套内燃烧的情况，因此要选择合适的质量流量和燃气当量比。虽然本文是针对二维模型的计算，但是同样可以反映定性的结论。