摘要：微型内燃机微燃烧过程对当量比和转速变化非常敏感,采用层流有限速率模型和甲醇氧化反应机理对其预混层流微燃烧过程开展仿真研究,探讨当量比和转速对微燃烧特性的影响规律及临界运行参数。在此基础上,提出采用热着火理论和化学反应动力学理论探索当量比对微燃烧特性的影响机理。结果表明仿真与实验比较吻合。当量比从0.6增加到1.1时,燃烧速率增加,压力和温度增加,压力最高值增加约1.5E+6Pa,温度最大值增加约1 300K,此后随当量比增加,燃烧速率减小,压力和温度减小。研究还进一步揭示了当量比影响微燃烧特性的机理:稀燃区当量比主要通过温度变化来影响微燃烧特性,随当量比增加,燃料浓度增加,燃烧释放的总热量增加,所以温度和压力增加,燃烧速率增加;浓燃区当量比主要通过氧气量变化来影响微燃烧特性,当量比越大,氧气量越不足,基元反应速率越小,所以燃烧速率越小,温度和压力越低。转速越高,燃烧时间越短,燃烧越不充分,所以温度、压力越低。受微燃烧相对热损大、驻留时间短的特征影响,微型发动机实现完全燃烧的运行区域较窄,其实现完全燃烧的稀燃极限约0.9,最高转速约6 000r/min。这在设计微型内燃机时值得关注。

摘要：设计了具有“C”型燃烧室结构的回热型微燃烧器,进行了不同进气方式下的微燃烧实验研究．发现分别进气时燃烧运行界限明显高于预混进气时的运行界限,过量空气系数最高达到7．8．微燃烧器的燃烧效率均较高,预混进气时燃烧效率可达到1,但分别进气时则不能实现完全燃烧．实验发现,分别进气时燃烧器的壁面温度、热损失和出口尾气温度在过量空气系数为1．5左右达到最高,而预混进气时过量空气系数为1时达到最高,且出口尾气温度明显高于非回热型微燃烧器．分析表明,不同的进气方式导致不同的气体混合程度,从而影响了微燃烧器的燃烧性能．由于采用特殊的“C”型燃烧室结构和回热夹层,延长了反应气体在微燃烧室内的停留时间,提高了反应气体的热焓和燃烧反应速度,从而提高了微燃烧效率和出口尾气温度．实验结果为微燃烧/透平发动机的设计提供了科学依据．

摘要：进行了不锈钢环形微燃烧器的氢气预混燃烧实验,发现在2mm间隙的微燃烧室内可以维持稳定燃烧。测量了微燃烧器的燃烧运行界限,其最大过量空气系数可达到4.5。获得了微尺度燃烧器的壁面温度场和出口烟气温度随过量空气系数的变化规律,发现微尺度燃烧器的最高温度出现在过量空气系数为0.9附近而不是在化学当量比1处,计算了微燃烧器外壁面的散热量,微燃烧器的散热量占整个燃烧热功率的50％以上,且辐射换热在整个散热量中占主要部分。针对这些特点,提出了减小热损失的建议,为微燃烧室和微燃烧／透平发电机的设计提供了科学依据。

摘要：综述了目前国内外典型微型发动机研究的现状和技术特点,介绍了所设计的微型发动机的设计制作,分析了微型发动机的发展趋势和面临的挑战.

摘要：设计了一个通道截面为7 mm×0.6 mm的等速螺线过量焓微燃烧器,并在其中完成了CH4/空气预混气的燃烧实验.通过数据采集系统得到了微燃烧器端面的温度分布,使用气相色谱法分析了烟气成分.实验结果表明,过量焓燃烧器能够通过逆流换热有效地实现热量回收,提高可燃预混气进入燃烧区前的温度,有利于微尺度火焰的稳定,并在较宽的空气过量系数范围内实现甲烷/空气预混气在燃烧器的中心稳定燃烧.当空气过量系数大于1时,甲烷可以实现完全燃烧;当空气过量系数小于1时,烟气中存在H2和CO,但无残留的甲烷.

摘要：为了研究燃烧室热边界对微型内燃机微燃烧特性的影响,以指导燃烧室设计,采用层流有限速率模型对微燃烧过程进行了仿真。首先对仿真结果开展了有效性分析,探讨了网格尺寸、时间步长、步长内最大计算步数3个建模因素对仿真结果的影响,结果表明仿真与实验比较吻合。在此基础上探索了散热系数、壁面厚度和材料3个参数对燃烧特性的影响。结果表明,散热系数对燃烧特性有较明显的影响,散热系数从0增加到55 W/(m2·K)时,压力升高率减小,着火点延后,最高压力值下降了2个大气压。壁面厚度和材料对燃烧特性影响不大,分析表明这是由于在热量从缸内传到外界环境的热流路径中主要传热热阻是外壁面与环境之间的对流换热热阻所致。

摘要：针对现有小型转子发动机微型化后存在尺寸较小且装配困难、部分复杂型面无法采用传统加工方式等问题,综合考虑熄火距离对燃烧稳定性的影响,通过对微型发动机基本结构和参数的设计与优化,改善了三角转子发动机的基本性能。采用一体化设计方案简化了转子发动机的零件结构,减少了装配零件数量,降低了装配误差。通过设计慢走丝加工方案,完成了对复杂型面的加工,保证了加工精度,降低了漏气间隙。最后,通过三区准维模型计算得到了微型转子发动机的基本性能参数。研究结果证明了设计方案的可行性,为转子发动机的微型化提供了参考。