壁面厚度和材料對(duì)微通道內(nèi)H2/空氣燃燒特性影響的數(shù)值模擬

趙 亮，安江波

(海軍士官學(xué)校機(jī)電系，蚌埠 233012)

現(xiàn)階段各種便攜式電子設(shè)備以及微小型無人機(jī)的快速發(fā)展，化學(xué)電池的使用范圍越來越廣泛，但是化學(xué)電池存在著持續(xù)時(shí)間短、能量密度低、充電時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)[1].而碳?xì)淙剂想姵仄淠芰棵芏?40 MJ/kg)是傳統(tǒng)化學(xué)電池(0.5 MJ/kg)的數(shù)十倍[2]，因此可以使用基于燃燒的微型發(fā)電技術(shù)作為常規(guī)化學(xué)電池的替代品[3-4].為了開發(fā)微型燃燒器，必須克服諸如熱損失、火焰淬熄、摩擦損失等問題[5]，而這些問題的產(chǎn)生原因是多方面的.首先，微燃燒器的面體比相對(duì)于常規(guī)燃燒器而言增大了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，這使得通過壁面的熱損失大大增加[6].而且由于面體比的增大，也會(huì)提高反應(yīng)自由基與壁面碰撞而銷毀的可能性.其次，由于微燃燒器幾何尺寸變小，導(dǎo)致了氣體混合物在燃燒器內(nèi)停留時(shí)間變短，化學(xué)反應(yīng)不充分[7].此外，對(duì)于直通道微燃燒器，如果進(jìn)氣速度過大，燃料混合氣體無法維持穩(wěn)定燃燒，便被吹熄[8].目前，微小尺度下的火焰穩(wěn)燃方法主要有以下幾種：①采用催化燃燒.Fu 等[9]在微型燃?xì)馔钙奖砻娓街呋瘎軌蛴行У亟档腿紵郎囟群蜔崃繐p失.②對(duì)微燃燒室表面進(jìn)行惰性化處理.Miesse 等[10-11]對(duì)燃燒室表面進(jìn)行化學(xué)處理，以減少對(duì)活性自由基的捕獲.③采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).Kuo 等[12]采用螺旋形狀的“瑞士卷”(Swiss-roll)結(jié)構(gòu)，使未燃燃料在流動(dòng)過程中被燃燒產(chǎn)生的高溫加熱，起到了預(yù)熱、穩(wěn)燃的目的.④基于回流區(qū)穩(wěn)燃.Fan 等[13]在燃燒室內(nèi)部采用凹腔或者鈍……