文献类型：会议

作　　者：孙博闻 王宇 康鑫

作者单位：[1]武汉理工大学汽车工程学院车用动力工程系 [2]武汉理工大学能源与动力工程学院动力工程系

会议文献：第十届全国流体力学学术会议论文摘要集

会议名称：第十届全国流体力学学术会议

会议日期：20181025

会议地点：中国浙江杭州

主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会

出版日期：20181000

学会名称：中国力学学会

语　　种：中文

摘　　要：毫米量级下的燃烧具有高能量密度(大于传统化学电池数十倍以上)的特点,在驱动微机电系统(MEMS)方面有着广阔的应用前景。然而,过去的研究发现,由于燃烧器尺寸缩小造成的表面热损失效应可能导致火焰的多种形态以及不稳定性。其中一个独特的现象是扩散燃烧器中的"火焰街"问题:在一个较长的前沿火焰(leading edge flame)之后,数个小团火焰(flamelet)在通道内沿流向依次排列出现。该现象最初在实验中被发现之后,文献中极少有人将其准确地模拟出来。本文使用在OpenFOAM开源框架下开发的一套适用于低马赫数下非稳态燃烧的数值求解工具,成功地再现了750μm微通道内的甲烷/氧气扩散火焰街现象。并分析了其形成机理是由于燃料/氧化剂的扩散混合与燃烧器壁面热损失的耦合效应。本文随后对不同的壁面温度(600-1400 K)以及进气流量(甲烷/氧气50/100、75/150、100/200、125/250、150/300 sccm)对火焰街的影响进行了研究分析,结果表明:(1)当固定进气流量时(甲烷/氧气100/200 sccm),通道内扩散火焰的数量在600 K和1200K时为2个、700-1000K时为3个,每个火焰的长度随着温度的上升而增加,相邻火焰之间的距离随着温度的上升而减少,当壁面温度到达1400 K时通道内最终形成了一条狭长的连续扩散火焰;(2)当壁面温度固定在800 K时,火焰个数随着进气流量的升高呈现出先增后减的非单调规律,甲烷/氧气/50/100sccm时只有一个火焰,甲烷/氧气/75/150sccm,甲烷/氧气/100/200sccm,甲烷/氧气/125/250sccm的三种情况下均有三个火焰,甲烷/氧气/150/300sccm时则有两个火焰。每个火焰的长度以及相邻火焰之间的距离都随着进气流量的增加而增加。

关 键 词：微尺度燃烧 扩散火焰  OPENFOAM 火焰街  

分 类 号：TQ038]