中文摘要：

对于微机电系统和微动力系统，微型化、轻量化和高能量密度是一个关键性的制约问题，基于燃烧的微动力系统具有化学电池无以相比的高能量密度而受到注目和期待。微燃烧器是微动力系统的核心部件，由于燃烧器尺度变小和火焰的温度梯度激增，燃烧器器壁的热损失严重影响着燃烧效率和火焰稳定性。本研究通过改变壁面条件，即使燃烧或氧化剂由壁面均匀喷入，利用热流和物流方向相反的特点，设计和组织能够主动抑制热量散逸、扩展稳定燃烧范围的微尺度燃烧场，提高微燃烧器性能。在考虑壁面条件影响的有限空间内研究微火焰的燃烧特性和稳定性，揭示导致火焰不稳定熄火的主要因素和控制机理，确定微燃烧器的合理结构（形状、大小）和燃烧条件，为研制有实际应用价值的微燃烧器提供实验依据和理论指导。本项目内容属于原创性工作。

结论摘要：

微燃烧器的稳定燃烧及火焰强化是研制基于燃烧微能源系统急需解决的关键问题，本课题围绕这一主题，首先通过数值解析和实验详细研究了甲烷微尺度火焰的燃烧特性、尺度效应及其熄火机理，发现当特征尺度小于0.5mm，微火焰的淬熄极限速度显著增大，主要由于微尺度火焰发热和散热无法保持平衡的冷熄火机制；其次，针对微燃烧器的表面积/体积比急增导致热损失大的特点，本课题创新地提出采用热质逆流的思路设计低热损失微燃烧器，强化微小空间内火焰稳定性，并研制了基于多孔介质壁面均匀进气、具有自隔热功能的微燃烧器。实验结果表明当燃烧器内火焰温度大于1200℃时，其外壁面温度维持在150-350℃，燃烧器热损失率减低到15％以下，证实了本课题的立项构思；第三阶段，对新型微燃烧器的火焰强化机理进行了研究，揭示了这种微燃烧场的组织方式可从三方面强化火焰稳定性（1）由于未燃混合气的流动方向和散热方向相反，有效降低了壁面热损失；（2）未燃混合气在进入燃烧器器内时被预热，缩短了化学反应时间；（3）火焰可在燃烧器内沿壁均匀形成，提高了热负荷极限。本课题为开发高性能微燃烧器提供了一项有效且可行的新技术，同时丰富了微尺度燃烧的理论。