李玉兰

摘要：根据微尺度燃烧室内氢气和空气的预混燃烧过程，利用STAR-CD计算软件建立微燃烧的物理和数学模型，在试验验证的基础上模拟壁面导热系数、壁厚和外壁面传热系数等壁面参数对氢气和空气预混合燃烧的影响。结果表明：靠近燃烧室入口处的火焰中心温度随导热系数减小而增加，出口处混合气体的温度随导热系数减小而降低；随着外壁面厚度增加，外壁面温度降低，壁面温度分布更均匀；随着外壁面传热系数增加，燃烧室内火焰温度降低，出口处的气体温度和外壁面温度相应降低。

关键词：微燃烧室；壁面参数；数值模拟；燃烧特性；氢气

中图分类号：TK42 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）09-0044-04

微燃烧器是微热光电系统的核心部件，其结构和性能对外壁面温度分布的均匀性有重要影响，进而影响光电能量的转换效率。近年来，国内外学者对微燃烧器的结构和性能进行了大量研究。受加工尺寸的限制，研究壁面参数对微燃烧的影响比较困难。为此，利用STAR-CD计算软件建立微燃烧的物理和数学模型，在试验验证的基础上模拟研究燃烧室壁面导热系数、壁厚和外壁面传热系数等壁面参数对微尺度燃烧室内氢气和空气预混合燃烧的影响，旨在为微燃烧室结构设计和性能改善提供一定的参考。

1 数值模型和方法

1.1 物理数学模型

研究的模拟对象（如图1所示），为内径0.2 mm、壁厚0.05 mm、长1.6 mm的微型圆柱管。采用STAR-CD前处理软件pro-star对微燃烧室进行网格划分。燃烧室结构较为规则，因此采用结构化网格形式，在简单计算区域内可以直接生成。……