中文摘要：

本项目采用理论、实验和数值模拟等方法研究基于燃烧的微发电系统中微燃烧器内火焰的传播与稳定性。通过建立可用高速摄像记录燃烧动力学过程的微尺度石英管燃烧器，研究预混甲烷－空气混合物的着火、灭火、火焰传播规律和可燃极限，并确定热损失、流动速度、管径、表面催化燃烧和预混可燃气初始条件等对火焰传播速度和传播极限的影响。在此基础上，对通过燃烧实现热电直接转换的微发电系统进行研究，确定其稳定工作的条件和影响发电效率的因素。为微尺度燃烧发电系统的实用化提供理论依据和技术保证，促进尺寸小、重量轻和能量密度大的微型便携式电源、光源和分散型推进系统的研制与开发。

结论摘要：

本项目采用理论、实验和数值模拟等方法研究了在微燃烧器内甲烷火焰的传播与稳定性。为此建立了石英管燃烧系统、高压微燃烧实验系统和过量焓燃烧器实验系统。在微尺度石英管燃烧器内通过DV记录了燃烧动力学过程，研究了甲烷预混气的着火、灭火、火焰传播规律和可燃极限，确定了热损失、流速、管径、表面催化燃烧、管壁轴向导热和可燃气初始条件等对火焰传播速度和传播极限的影响。在高压微尺度燃烧实验台上完成了微发动机的点火与燃烧实验，研究了微发动机点火性能和燃烧性能，以及燃烧器壁面散热对微小尺度燃烧的影响。在过量焓燃烧器内成功实现了甲烷/空气混合物的点火与稳定燃烧，测量了燃烧器外壁温度分布和烟气的成分，证明该燃烧器不仅可以实现热量回收，而且燃烧效率高；在催化燃烧条件下可实现低温燃烧；通过合理的燃烧器设计，能够得到热电转换所需要的、合理的温度分布。与实验研究相对应，利用详细的化学反应机理和流体力学的耦合模拟了微尺度燃烧特性，得到了可燃极限和燃烧机理。在燃烧模拟的基础上，对通过燃烧实现热电直接转换的微发电系统进行了模拟，确定其稳定工作的条件和影响发电效率的因素，为进一步研究微尺度燃烧发电系统奠定了基础。