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中文摘要：
微尺度燃烧在工程中有广泛的应用背景。多孔介质内组织催化预混燃烧可能是最有效的燃烧方式之一，但由于对微尺度燃烧和传热传质的机理以及多孔介质内催化预混燃烧过程的研究目前只处于起步阶段，很多问题仍不清楚。本申请试图用试验和数值模拟相结合的方法对微尺度燃烧与多孔介质内传热传质过程进行研究，弄清燃烧条件、系统布置等对微尺度燃烧稳定性、燃烧效率的影响，进而为微尺度燃烧装置的设计和生产提出切实可行的方法。在此基础之上，将微尺度多孔介质内催化燃烧装置作为组件应用于微推进系统中，对微尺度燃烧的各项特性进行更深入的研究和考查。
结论摘要：
微动力装置或微推进系统的设计面临尺度效应的挑战，本项目首先用微尺度拉伐尔喷管、有冷却的Longwell搅拌反应器和细小管子中火焰传播问题作为研究对象，对微尺度流动和燃烧过程中的尺度效应进行了系统的研究。在微尺度流动中，Re数减小，壁面影响增加，管道的设计与大尺度装置有明显的不同；尺寸进一步减小，理论上还面临连续介质假定是否适用的问题。在微尺度燃烧室内组织燃烧，由于停留时间短，燃烧室表面积与体积之比大，很难实现稳定和高效的燃烧。在多孔介质内组织燃烧，或采用催化燃烧方法是在微尺度装置中实现稳定高效燃烧的重要途径。本项目开展了多孔介质内燃烧过程和特性的理论和实验研究。多孔介质燃烧器内流动和输运过程很复杂，我们对多孔介质内的输运过程进行了深入研究，提出合理的数学模型，分析时考虑了详细的化学反应机理。研究发现，在多孔介质内组织燃烧，由于多孔介质的比热大，燃烧区同时通过辐射和传导对预混气进行预热，可以实现超绝热火焰温度和贫燃料燃烧；多孔介质燃烧器内温度分布均匀，污染物排放大幅减少，有可能发展成新的高效无污染的燃烧技术。本项目还对微尺度燃烧器内催化燃烧过程进行了数值模拟。
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