1、微加工制造、微電子集成和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了便攜式設(shè)備的發(fā)展。微尺度燃燒系統(tǒng)以其體積小、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)在能源、光電、控制等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率是微尺度燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵性能，如何提高燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率也是以燃燒為基礎(chǔ)的微能源動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。本文圍繞這兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題，開展了氫氣、甲烷和正庚烷在微小型圓管燃燒器內(nèi)的催化燃燒實(shí)驗(yàn)研究，獲得了不同混合比、當(dāng)量比、催化劑布置方式、燃燒器內(nèi)徑等對(duì)燃料燃燒特性（穩(wěn)

2、燃范圍、火焰形態(tài)、壁面溫度分布、燃燒轉(zhuǎn)化率、散熱等）的影響。
　　在雙套管中進(jìn)行氫氣/甲烷/空氣催化燃燒實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)維持穩(wěn)定燃燒的入口流速v的下限隨混合比R的增大而減小，但隨當(dāng)量比Φ的增大而先減小后增大，在R=0.9，Φ=1.6的工況下，可以在0.25m/s~19m/s范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。同時(shí)在此工況下，壁面溫度最高、熱回流區(qū)域最長(zhǎng)。隨著 R的增大，火焰鋒面變?yōu)閮A斜的錐形、根部向下游移動(dòng)。壁面散熱量隨R和v的增大而增大，散熱率卻隨R

3、的增大而增大，隨v的增大而減小。壁面輻射散熱占總散熱量的比例也是先增大后減小，在Φ=1.6時(shí)達(dá)到最大值63.93％。
　　在微縮放管燃燒器中以連續(xù)式（A式）和分段式（B式）布置催化劑，進(jìn)行正庚烷催化燃燒實(shí)驗(yàn)。在Φ=1.6富燃條件下，B式能夠明顯拓寬穩(wěn)燃上限至Re=1500，但當(dāng)Re較小時(shí)A式更有優(yōu)勢(shì)，能夠在Re=12時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。在A式和B式中，壁面溫度分別呈現(xiàn)出單峰和雙峰分布，B式中雙峰分布不僅減緩了壁面溫度變化，而且加強(qiáng)了喉

4、部無(wú)催化區(qū)域的燃燒。兩種布置方式下，燃燒產(chǎn)物呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，在Re=160時(shí)分別達(dá)到最大轉(zhuǎn)化率84.4%和88.3%。
　　以Pt/Ce0.8Zr0.2O2為催化劑，在不同內(nèi)徑的填充床微圓管中進(jìn)行正庚烷燃燒實(shí)驗(yàn)。內(nèi)徑 d=3,4,5mm的圓管分別在Φ=2.0,1.6,1.2的富燃條件下達(dá)到最大的穩(wěn)燃范圍，且隨著d的增加，穩(wěn)燃范圍逐漸變大。Re較小時(shí)，d=4mm和5mm圓管中壁面最高溫度非常接近；但當(dāng)Re較大時(shí)，d=5mm圓管