微型熱光電燃燒器及系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來，隨著小型化技術(shù)和微加工技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）已廣泛應(yīng)用于汽車、航天、電信、醫(yī)療等各個領(lǐng)域，但微機(jī)電系統(tǒng)的能源問題已逐漸成為其發(fā)展的最大障礙。因此，開發(fā)出高功率高密度的微動力系統(tǒng)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。微型熱光電系統(tǒng)（Micro Thermophotovoltaics or MTPV）是一種新型的微動力裝置，微型燃燒（輻射）器是MTPV系統(tǒng)的重要組成部分，其性能優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。 本文對采用多孔介

2、質(zhì)結(jié)構(gòu)的圓管型微型燃燒（輻射）器進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬和實(shí)驗(yàn)研究。建立了二維數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)值模擬，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明計算模型具有一定的預(yù)測精度，為研究分析微型燃燒器燃燒過程和熱輻射強(qiáng)度提供了有效的方法。 在模擬計算中，我們建立了多孔介質(zhì)燃燒（輻射）器的燃燒和輻射數(shù)學(xué)模型，模擬了燃燒器在不同孔隙率、不同入口流量和不同混合氣當(dāng)量比情況下的燃燒輻射狀況。從模擬結(jié)果分析得出以下幾點(diǎn)：（1）提高了燃燒輻射器的單位體積發(fā)熱量和熱輻射強(qiáng)度。

3、（2）提高了燃燒輻射器的熱慣性，使燃?xì)饽茉谳^寬的過量空氣范圍內(nèi)穩(wěn)定燃燒，同時減少了熱損失，使可被光電池有效吸收的輻射波段范圍增加。（3）提高了整個系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率，降低了污染排放率。 在試驗(yàn)中，我們采用選擇性輻射材料（MgO）燃燒輻射器和相匹配的GaSb（鎵銻合金）為材料的光電池，對微型燃燒器的內(nèi)部燃燒傳熱和外壁面熱輻射方面對光電轉(zhuǎn)換的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和計算分析。研究結(jié)果表明，采用選擇性輻射材料，合理選擇相關(guān)參數(shù)可以優(yōu)化燃燒