本文關(guān)鍵詞：三階突擴(kuò)形微燃燒器燃燒特性研究及場(chǎng)協(xié)同分析

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【摘要】：如今,微型系統(tǒng)在電子產(chǎn)品、汽車、軍事、醫(yī)學(xué)、航空、航天、環(huán)境監(jiān)測(cè)等幾乎所有領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。目前微型系統(tǒng)還是主要依靠傳統(tǒng)的化學(xué)電池提供能量,與之相比,碳?xì)淙剂夏芰棵芏雀咔腋迎h(huán)保,所以,在解決微型設(shè)備能源供給問題上,基于微尺度燃燒的微動(dòng)力系統(tǒng)是目前最有前景的方案。然而與常規(guī)尺度下不同,在微尺度下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒面臨很多新的問題,例如熱量損失高、駐留時(shí)間短以及燃燒室特征尺寸小于火焰的熄火距離等,另外,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微燃燒器在制作加工中還面臨許多困難。這些問題直接制約著微燃燒器的發(fā)展及實(shí)際應(yīng)用。為此,本文以國(guó)家留學(xué)基金項(xiàng)目——微尺度多孔介質(zhì)穩(wěn)定燃燒機(jī)理及其應(yīng)用研究[201208430262]為依托,采用數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,對(duì)三階突擴(kuò)形微燃燒器燃燒特性的影響規(guī)律進(jìn)行深入研究和分析。論文的主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)采用三階突擴(kuò)形微燃燒器結(jié)構(gòu),建立了微燃燒器的物理模型、數(shù)學(xué)模型和氫氣燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,通過在不同物理?xiàng)l件下對(duì)微燃燒器進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了氫氣/空氣混合氣體的入口速度、當(dāng)量比、入口溫度和對(duì)流傳熱系數(shù)等物理邊界條件對(duì)燃燒室內(nèi)燃燒特性的影響規(guī)律。(2)利用場(chǎng)協(xié)同理論對(duì)三階突擴(kuò)形微燃燒器內(nèi)燃燒區(qū)域進(jìn)行了場(chǎng)協(xié)同分析,得到了速度矢量場(chǎng)與溫度梯度場(chǎng)間的協(xié)同性隨氫氣/空氣混合氣體的入口速度、當(dāng)量比、入口溫度和對(duì)流傳熱系數(shù)等物理邊界條件變化時(shí)的規(guī)律。(3)建立了一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)三階突擴(kuò)形微燃燒器的燃燒特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
【關(guān)鍵詞】：微尺度燃燒 微燃燒器 數(shù)值模擬 場(chǎng)協(xié)同分析
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK16
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的背景與意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 微尺度燃燒的研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 微尺度燃燒器的實(shí)驗(yàn)研究11-14
• 1.2.3 微尺度燃燒器的數(shù)值模擬研究14-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容15-17
• 第2章 三階突擴(kuò)形微燃燒器數(shù)值模擬仿真與分析17-31
• 2.1 微燃燒器的物理模型17
• 2.2 數(shù)學(xué)模型17-20
• 2.2.1 控制方程17-19
• 2.2.2 組分氣體定壓比熱容19
• 2.2.3 氣體粘性系數(shù)19
• 2.2.4 氣體導(dǎo)熱系數(shù)19
• 2.2.5 氫氧化學(xué)反應(yīng)模型19-20
• 2.3 數(shù)值模型20-22
• 2.3.1 網(wǎng)絡(luò)劃分20-21
• 2.3.2 初始條件和邊界條件確定21-22
• 2.4 數(shù)值模擬的結(jié)果與分析22-30
• 2.4.1 入口速度的影響22-24
• 2.4.2 當(dāng)量比的影響24-26
• 2.4.3 入口溫度的影響26-28
• 2.4.4 壁面散熱的影響28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 三階突擴(kuò)形微燃燒器傳熱特性場(chǎng)協(xié)同分析31-39
• 3.1 對(duì)流傳熱場(chǎng)協(xié)同理論的提出31
• 3.2 對(duì)流傳熱場(chǎng)協(xié)同理論31-32
• 3.2.1 關(guān)于場(chǎng)協(xié)同理論的概念31-32
• 3.2.2 場(chǎng)協(xié)同數(shù)32
• 3.3 場(chǎng)協(xié)同理論的評(píng)價(jià)指標(biāo)32-33
• 3.4 微燃燒器物理參數(shù)變化對(duì)協(xié)同角影響分析33-37
• 3.4.1 入口速度對(duì)場(chǎng)協(xié)同的影響分析33-34
• 3.4.2 當(dāng)量比對(duì)場(chǎng)協(xié)同的影響分析34-35
• 3.4.3 入口溫度對(duì)場(chǎng)協(xié)同的影響分析35-36
• 3.4.4 壁面散熱條件對(duì)場(chǎng)協(xié)同的影響分析36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 第4章 三階突擴(kuò)形微燃燒器燃燒特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證39-47
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)39-41
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)39-40
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器40-41
• 4.2 實(shí)驗(yàn)操作方法41-42
• 4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果42-46
• 4.3.1 不同入口速度下燃燒特性的驗(yàn)證結(jié)果43-44
• 4.3.2 不同當(dāng)量比下燃燒特性的驗(yàn)證結(jié)果44-45
• 4.3.3 不同入口溫度下燃燒特性的驗(yàn)證結(jié)果45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 總結(jié)與展望47-49
• 參考文獻(xiàn)49-55
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文和從事課題55-56
• 致謝56

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本文編號(hào)：829855