微热光电系统管式微燃烧器性能影响及优化研究

发布时间：2020-12-29 22:12

　　近年来,随着微机械制造技术的发展和提高,人们已经能够制造出种类繁多和应用广泛的微电子机械系统,如微型卫星推进器、微型传感器、微型飞行器、微型医疗器械、微型泵和微型马达等。这些微电子机械系统在国防军事和民事方面的应用,提高了国家的国防力量和人民的生活质量。目前,这些微机械电子系统都由传统的能源动力系统驱动,但是这些传统的能源动力系统存在能量密度低、体积大和续航时间短等缺点。因此,人们渴望具有体积小、重力轻、密度能量高和持续时间长等优点的微能源动力系统,为这些微机械电子系统提供持续可靠的能源动力,而以氢气或碳氢燃料燃烧为动力的微能源动力系统是一种可行的解决方案。微热光电系统结构简单且没有运动部件,是目前应用前景比较好的微能源动力系统。微燃烧器作为微热光电系统最重要的结构部件之一,是微热光电系统实现燃料化学能到电能转换的关键。微燃烧器燃烧和传热性能的提高是实现微热光电系统高能量密度和高能量转换效率的前提。本论文以国家自然科学基金面上项目[51176045]、[51676066]和国家留学基金委高水平公派研究生项目“新型圆管微燃烧器燃烧过程热流协同优化机理研究”[201606130020]为依... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 微能源动力系统研究现状和发展趋势
        1.2.1 微型发动机系统
        1.2.2 微型燃料电池系统
        1.2.3 微型热电系统
        1.2.4 微型热光电系统
    1.3 微热光电系统微燃烧器性能影响国内外研究现状
    1.4 课题来源及研究内容
第2章 圆管微燃烧器内氢气/空气预混火焰燃烧特性模糊灰色关联分析
    2.1 多因素影响分析方法
        2.1.1 正交实验设计
        2.1.2 模糊灰色关联分析方法
    2.2 圆管微燃烧器模型构建
        2.2.1 几何模型
        2.2.2 数学模型
        2.2.3 数值模型
        2.2.4 网格独立性研究
        2.2.5 实验验证
    2.3 圆管微燃烧器燃烧特性影响分析
        2.3.1 圆管微燃烧器发射效率影响分析
        2.3.2 圆管微燃烧器燃烧效率影响分析
    2.4 本章小结
第3章 具有矩形肋的圆管微燃烧器内氢气/空气预混火焰传热性能研究
    3.1 具有矩形肋的圆管微燃烧器模型构建
        3.1.1 几何模型
        3.1.2 数学模型
        3.1.3 数值模型
        3.1.4 网格独立性研究
        3.1.5 实验验证
    3.2 无矩形肋和有矩形肋圆管微燃烧器外壁面温度比较
        3.2.1 不同氢气质量流量
        3.2.2 不同氢气/空气当量比
        3.2.3 不同肋高和位置
    3.3 本章小结
第4章 渐扩型圆管微燃烧器内氢气/空气预混火焰传热性能研究
    4.1 渐扩型圆管微燃烧器模型构建
        4.1.1 几何模型
        4.1.2 数学模型
        4.1.3 数值模型
        4.1.4 网格独立性
        4.1.5 实验验证
    4.2 突扩型和渐扩型圆管微燃烧器外壁面温度比较
        4.2.1 不同氢气/空气当量比
        4.2.2 不同氢气质量流量
        4.2.3 不同壁面材料
        4.2.4 不同入口/出口径比
    4.3 本章小结
第5章 椭圆管微燃烧器内氢气/空气预混火焰燃烧特性研究
    5.1 椭圆管微燃烧器模型构建
        5.1.1 几何模型
        5.1.2 数学模型
        5.1.3 数值模型
        5.1.4 网格独立性
        5.1.5 模型验证
    5.2 圆管和椭圆管微燃烧器燃烧特性比较
        5.2.1 压力损失
        5.2.2 外壁面温度
        5.2.3 发射效率
        5.2.4 自然对流热损失率
        5.2.5 燃烧效率
    5.3 本章小结
第6章 双通道微燃烧器组装优化研究
    6.1 顺流和逆流式双通道微燃烧器模型构建
        6.1.1 几何模型
        6.1.2 数学模型
        6.1.3 数值模型
        6.1.4 网格独立性
        6.1.5 模型验证
    6.2 顺流式和逆流式双通道微燃烧器传热性能比较
        6.2.1 顺流式和逆流式双通道微燃烧器传热机理
        6.2.2 氢气质量流量对双通道微燃烧器传热性能影响
        6.2.3 氢气/空气当量比对双通道微燃烧器传热性能影响
        6.2.4 壁面材料对双通道微燃烧器传热性能影响
    6.3 本章小结
第7章 四通道微燃烧器组装优化研究
    7.1 单层四通道和双层四通道微燃烧器模型构建
        7.1.1 几何模型
        7.1.2 数学模型
        7.1.3 数值模型
        7.1.4 网格独立性
        7.1.5 模型验证
    7.2 单层四通道微燃烧器传热性能比较
        7.2.1 单层四通道微燃烧器传热机理
        7.2.2 氢气质量流率对单层四通道微燃烧器传热性能影响
        7.2.3 氢气/空气当量比对单层四通道微燃烧器传热性能影响
        7.2.4 壁面材料对单层四通道微燃烧器传热性能影响
    7.3 双层四通道微燃烧器传热性能比较
        7.3.1 双层四通道微燃烧器传热机理
        7.3.2 氢气质量流率对双层四通道微燃烧器传热性能影响
        7.3.3 氢气/空气当量比对双层四通道微燃烧器传热性能影响
        7.3.4 壁面材料对双层四通道微燃烧器传热性能影响
    7.4 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 研究工作展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文及专利
附录B 攻读学位期间所参与的课题研究
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]乙醇在微尺度单电极燃烧器内的雾化与燃烧[J]. 甘云华,佟洋,罗智斌.  化工学报. 2015(11)
[2]通道间距对微凹腔燃烧器火焰吹裂极限的影响[J]. 万建龙,刘毅,范爱武,刘伟.  华中科技大学学报(自然科学版). 2014(08)
[3]微小型凹腔燃烧器内甲烷/空气预混火焰特性[J]. 万建龙,刘毅,范爱武,皮博明,杜一庆.  化工学报. 2014(09)
[4]固体材料对微型钝体燃烧器吹熄极限的影响[J]. 万建龙,范爱武,刘毅,皮博明,姚洪.  化工学报. 2014(03)
[5]边坡稳定性影响因素敏感性灰色关联分析[J]. 陈志波,简文彬.  防灾减灾工程学报. 2006(04)
[6]微动力机电系统的发展动态与展望[J]. 李德桃,潘剑锋,薛宏,杨文明.  江苏大学学报(自然科学版). 2006(06)
[7]微燃烧稳定性分析和微细管道燃烧实验研究[J]. 张永生,周俊虎,杨卫娟,刘茂省,岑可法.  浙江大学学报(工学版). 2006(07)
[8]正交实验法在PCR反应条件优化中的应用[J]. 杨水云,李续娥,吴明宇,孙飞龙,李剑君.  生物数学学报. 2005(02)
[9]正交设计在滑坡敏感性分析中的应用[J]. 倪恒,刘佑荣,龙治国.  岩石力学与工程学报. 2002(07)
[10]灰色关联分析在环境质量评价中的应用[J]. 杨继东,侯晓军.  环境工程. 1993(03)



本文编号：2946419