本書針對微小通道內的燃燒過程，在介紹研究現狀的基礎上，對微型動力裝置的發展動態進行綜述，并著重介紹課題組十多年的研究工作。主要內容包括：微尺度燃燒的研究方法；微尺度燃燒過程的可燃界限及火焰傳播特性；微尺度燃燒過程的影響因素；微尺度燃燒的強化方法等。
在微加工技術強有力的推動下，微型機械和機電產品的開發獲得持續的突破，并已在航空航天、生物醫學、汽車、軍事等領域展現出廣闊的應用前景。但其動力供給系統卻未能獲得大的進展，致使完整的裝置過大、過重或者不能長時間工作，這也日益成為微型機電系統進一步發展和推廣的瓶頸。近年來，得益于功率密度高、供電時間長以及體積小等一系列優點，一些基于碳氫燃料燃燒的微型動力系統引起了研究人員的濃厚興趣。自美國麻省理工學院（MIT）的Epstein等首次提出了“PowerMEMS”的概念后，多種結構形式的微型動力裝置被相繼開發，它們在MEMS動力問題的解決上被寄予厚望，且其潛在應用場合也己向便攜式電子器件、無線通信設備、士兵單兵作戰、微型無人飛行器等領域迅速拓展。
作為各類微型動力裝置的主要部件，微型燃燒器的工作性能對于系統的整體效率和功率密度至關重要。然而，當燃燒器微型化后，面容比的大幅提高，不可避免地加劇了散熱損失，而火焰傳播過程的自由基也會因容易與壁面發生碰撞而失活，這些均造成了燃燒過程不穩定甚至淬熄現象的發生。同時，尺度效應還將帶來混合物駐留時間縮短的問題，從而增加了燃燒反應的不完全程度。作為基礎燃燒理論研究領域的一個獨特分支，微尺度燃燒過程己呈現出與常規尺度明顯不同的特點。因此，該類研究對于燃燒基礎理論的豐富以及高效微型動力裝置的開發，均會帶來積極的推動作用。
全書共分為6章，其中第1章主要闡述微尺度燃燒的特點、面臨的挑戰以及發展動態；第2章到第5章分別介紹微尺度燃燒的研究方法、可燃界限、火焰傳播特性、燃燒過程影響因素分析和強化方法等方面的內容，主要是作者及其所指導的研究生開展的相關研究工作，工作與讀者分享；第6章對多種典型的微動力裝置的結構、工作原理等作出簡要的說明。
本書的研究工作是在各類基金特別是國家自然科學基金的支持下進行的，這里包括作者參與的國內第一個微燃燒領域的國家基金（編號：50146008），這不但造就了作者與微燃燒的不解之緣，更使作者以此為方向培養了許多研究生，也為后續的多個基金獲批打下了堅實的基礎，在此對國家自然科學基金委員會表示衷心的感謝！
在本書的撰寫過程中，江蘇大學的潘振華講師、朱躍進講師、范寶偉講師，研究生盧青波、張倚、劉啟勝、章銳、查正乾等做了大量的補充實驗和資料整理工作，在此對他們的辛苦付出表示感謝！同時感謝諸多從事微燃燒研究方面的專家對作者研究工作的建議和幫助！此外，江蘇大學的李德桃教授、美國加州州立工業大學薛宏教授以及新加坡國立大學楊文明教授，長期以來一直為課題組微燃燒領域的研究工作和團隊的發展默默奉獻，在這里表示特別的感謝！
由于作者學術水平有限，書中難免存在不足之處，懇請同行和讀者批評指正。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 微尺度燃燒的定義 1
1.2 微尺度燃燒的特點和面臨的挑戰 1
1.2.1 材料與加工 2
1.2.2 駐留時間 2
1.2.3 大的面容比造成的傳熱損失 3
1.3 微尺度燃燒的發展動態 3
1.3.1 微尺度燃燒特性 4
1.3.2 微尺度燃燒的強化 6
1.4 本書內容介紹 11
參考文獻 11
第2章 微尺度燃燒的研究方法 16
2.1 微尺度燃燒的實驗研究 16
2.1.1 實驗裝置 16
2.1.2 底座設計 17
2.1.3 燃燒室的制作 18
2.1.4 氣體供給系統 19
2.1.5 實驗照片拍攝裝置 20
2.1.6 溫度測量裝置 20
2.1.7 尾氣測量裝置 21
2.1.8 測試方法與基本步驟 24
2.2 數值模擬 26
2.2.1 幾何模型的建立 27
2.2.2 微型燃燒器的網格劃分 28
2.2.3 流動、傳熱及燃燒模型的構建 28
2.2.4 化學反應動力學模型 31
2.2.5 計算方法 33
2.2.6 物性參數 33
2.2.7 邊界條件 35
2.2.8 網格無關性 36
2.2.9 模型的驗證 36
2.3 本章小結 38
參考文獻 39
第3章 微尺度燃燒過程的可燃界限及火焰傳播特性 40
3.1 微燃燒室結構及實驗工況 40
3.2 甲烷和氧氣在微燃燒室內的可燃界限 43
3.3 甲烷和空氣在微燃燒室內的可燃界限 45
3.4 火焰傳播特性 47
3.4.1 平板式微燃燒室內的反復熄燃火焰 49
3.4.2 帶鈍體小球的平板式微燃燒室內的反復熄燃火焰 52
3.5 本章小結 57
參考文獻 58
第4章 微尺度燃燒過程的影響因素 59
4.1 燃燒室參數的影響 59
4.1.1 燃燒室的形狀 59
4.1.2 壁面材料的影響 62
4.2 燃燒室入口參數的影響 64
4.2.1 當量比的影響 64
4.2.2 入口流速的影響 67
4.2.3 燃料種類的影響 71
4.3 本章小結 75
參考文獻 75
第5章 微尺度燃燒的強化方法 77
5.1 內部流場的合理組織 77
5.1.1 內部擾流 77
5.1.2 多傳熱通道 80
5.2 多孔介質燃燒 86
5.2.1 多孔介質材質的影響 87
5.2.2 孔隙率的影響 88
5.3 過量焓燃燒 90
5.3.1 回熱型微燃燒器的設計方法 90
5.3.2 兩種燃燒器的對比 91
5.3.3 當量比的影響 93
5.3.4 隔板長度的影響 94
5.4 催化燃燒 96
5.4.1 催化燃燒的燃燒特性 96
5.4.2 催化燃燒對氣相燃燒極限的拓展 100
5.5 摻氫燃料 101
5.5.1 摻氫對混合燃料火焰穩定性的影響 102
5.5.2 摻氫對可燃通道高度的影響 106
5.6 本章小結 108
參考文獻 108
第6章 微尺度燃燒的應用 110
6.1 帶有運動部件的微動力機電系統 110
6.1.1 微型燃氣輪機 110
6.1.2 微型三角轉子發動機 113
6.1.3 微型自由活塞式發動機 117
6.1.4 微型擺式發動機 121
6.2 無運動部件的微動力機電系統 123
6.2.1 微型熱光電系統 123
6.2.2 微型熱電系統 128
6.2.3 微型推進器 136
6.3 本章小結 143
參考文獻 143
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