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第1章 绪论 1

1.1背景 1

1.2微小尺度燃烧的应用 2

1.2.1微小型热电/热光伏系统 2

1.2.2微型燃气轮机和内燃机 5

1.2.3微型推进系统 7

1.2.4微小型加热器 9

1.3微小尺度燃烧面临的挑战 9

1.3.1散热损失大 9

1.3.2气体混合物停留时间短 10

1.3.3材料方面的限制 12

1.3.4化学基元的壁面淬熄 12

1.4微小尺度下的稳燃方法 12

1.4.1采用催化燃烧 13

1.4.2对燃烧室表面进行惰性化处理 13

1.4.3采用热管理措施，减少散热损失 14

1.4.4基于回流区稳燃 14

1.4.5采用液体燃料燃烧 14

参考文献 15

第2章 微小圆管中的燃烧 20

2.1实验研究 20

2.1.1实验装置 20

2.1.2微通道内的壁面温度分布 21

2.1.3火焰动态特性 22

2.1.4几个关键参数的影响 25

2.2分析解和数值解 26

2.2.1分析解 26

2.2.2数值模拟 27

2.2.3燃烧现象的机理分析 30

2.3低速下的缓慢燃烧 31

2.3.1排气分析 31

2.3.2火焰与壁面之间的温度差 32

2.3.3火焰结构 34

2.3.4扩散对反应的影响 35

2.4火焰分裂现象 36

2.4.1实验研究 36

2.4.2理论研究 38

2.5低压环境下的预混燃烧 41

2.5.1实验装置与方法 41

2.5.2实验结果 42

2.5.3数值计算 44

2.6低压环境下的可燃流速下限 50

参考文献 52

第3章 径向微小通道中的燃烧 54

3.1火焰形态形成的实验研究 54

3.1.1实验装置与方法 54

3.1.2火焰形态及其分布图谱 56

3.2燃烧产物及效率与火焰形态的关系 66

3.3火焰形态的数值模拟 69

3.3.1数学模型 69

3.3.2结果与讨论 70

3.4火焰形态形成的机理分析 72

3.4.1总体定性分析 72

3.4.2壁温对火焰形态的影响 73

3.4.3火焰形态的转变 75

3.4.4径向微小通道内的流场稳定性 81

参考文献 83

第4章 微小尺度扩散燃烧 85

4.1 Y形微通道中的扩散燃烧 85

4.1.1实验方法 85

4.1.2实验结果 86

4.2平行射流扩散燃烧 88

4.2.1实验方法 88

4.2.2结果与讨论 88

4.3微小尺度扩散燃烧中燃料与空气的混合强化 90

4.3.1燃料与空气混合的物理机制 90

4.3.2微燃烧器中燃料与空气混合的物理机制 93

4.3.3微燃烧器中燃料与空气的混合强化策略 96

参考文献 100

第5章 微小尺度下的稳燃方法Ⅰ 103

5.1热循环型微小燃烧器 103

5.1.1实验装置与方法 103

5.1.2基本尺寸燃烧器 106

5.1.3小型燃烧器 114

5.1.4硬币大小的燃烧器 120

5.2内置多孔壁面的低热损型燃烧器 124

5.2.1实验装置与方法 124

5.2.2实验结果与讨论 125

5.3表面特殊处理方法 131

参考文献 131

第6章 微小尺度下的稳燃方法 133

6.1微型钝体燃烧器 133

6.1.1计算模型与方法 133

6.1.2计算结果与讨论 136

6.2带台阶的突扩型微燃烧器 147

6.2.1燃烧器结构与实验方法 147

6.2.2实验结果与讨论 148

6.2.3结论 153

6.3微型燃气轮机燃烧室的优化设计 153

6.3.1结构优化设计 153

6.3.2结果与讨论 155

6.3.3稳燃机理分析 158

参考文献 160

第7章 微尺度催化燃烧 162

7.1微通道催化燃烧的可燃极限 162

7.1.1计算方法 162

7.1.2结果与讨论 163

7.1.3实验 169

7.1.4结论 170

7.2微管内催化壁面对均相燃烧的影响 170

7.2.1数学模型和化学反应机理 171

7.2.2结果与讨论 172

7.2.3结论 182

7.3微型燃气轮机燃烧室内的催化燃烧 183

7.3.1以往的工作 183

7.3.2实验方法 183

7.3.3实验结果与分析 186

参考文献 191

第8章 微小尺度下替代燃料二甲醚的燃烧 193

8.1 DME层流燃烧速度的测量 193

8.1.1引言 193

8.1.2实验和计算方法 193

8.1.3结果与讨论 196

8.2微小圆管中DME的燃烧特性 202

8.2.1实验程序 202

8.2.2计算 204

8.2.3实验结果 204

8.2.4计算结果与实验结果的比较 207

8.2.5讨论和结论 212

8.3径向微小通道中DME的火焰形态 213

8.3.1实验装置与方法 213

8.3.2实验结果与讨论 215

参考文献 219

第9章 微小尺度液体燃料的燃烧 223

9.1单腔小型液膜燃烧器 223

9.1.1设计概念与原理 223

9.1.2原型装置与初步试验结果 223

9.2双腔小型液膜燃烧器 227

9.2.1概念 227

9.2.2分析 228

9.2.3实验性能 231

9.3具有中心多孔燃料入口的液膜燃烧器 236

9.3.1概念 237

9.3.2分析 238

9.3.3实验性能 240

9.3.4讨论 244

参考文献 244

彩图 246