壁温对不同尺寸的微型摆式能源动力系统性能的影响

能源动力系统的微型化使得传热效应与常规系统相比有较大程度的强化,而壁温直接影响传热效应。基于微型摆式能源动力系统的零维数学模型,研究了壁温对不同尺寸摆式能源动力系统性能及其热力过程的影响。结果表明:壁温从500 K增加到900 K时,降低了压缩比和恶化了进气过程,恶化了热力过程,增加了排气过程的余热损失,降低了膨胀过程的做功量,从而降低了热效率和指示功率。尺寸越小,壁温对腔内热力过程和性能的恶化越明显。因此,在研发制造更小尺寸的摆式能源动力系统时,应合理控制壁温,以提高系统的功率和效率。

微型能源动力装置及微尺度燃烧研究

基于燃料燃烧的微型能源动力装置具有高能量密度特性,可提供瓦到百瓦级的能量输出,因此在过去的20年间受到广泛关注。国内外学者研制了微型的燃气轮机、内燃机、推进装置、燃烧器、热电转换装置及热光电转换系统等不同类型的能源动力装置。然而,由于微尺度条件下燃烧环境和常规尺度存在差异,材料、密封及润滑等方面的技术瓶颈,目前大部分微型能源动力装置的性能未能到达预期的目标。由于微尺度燃烧基础理论有别于传统的常规尺度燃烧理论,随着其重要性的凸显,国内外学者对其进行了广泛深入的研究,更加清晰地揭示了微尺度火焰及燃烧的基本特性。本文首先介绍了国内外微型能源动力装置及系统的研究进展,然后对微尺度条件下预混及非预混火焰的研究现状进行了总结,在本文的最后部分提出了微燃烧相关亟待解决的科学及工程问题。