Power MEMS燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微燃發(fā)電機(jī)是功率為幾瓦至幾百瓦的微型燃?xì)馔钙?MGT)，屬于MEMS的微能源動(dòng)力系統(tǒng)。它在航空航天、通信、生物醫(yī)學(xué)、國(guó)防等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。如今國(guó)外興起的微燃發(fā)電機(jī)是從汽車(chē)渦輪發(fā)電機(jī)和飛機(jī)輔助發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化而來(lái)，完全得益于高效回?zé)崞?、空氣軸承、高頻率逆變電機(jī)和高效低污染燃料等新材料新技術(shù)。它比傳統(tǒng)小型燃機(jī)還小很多，作為靈活分布的綠色環(huán)保電源迅速崛起。
　　 本論文在此基礎(chǔ)上探索性地提出了一種Power MEMS燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)結(jié)

2、構(gòu)，進(jìn)行了樣機(jī)試制及工況特性實(shí)驗(yàn)。使用FLUENT軟件模擬其內(nèi)部流場(chǎng)，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析的研究。最后以管道式微燃燒器為例，利用化學(xué)動(dòng)力學(xué)軟件CHEMKIN研究了微空間氫氧催化燃燒特征。
　　 首先，本文詳細(xì)介紹Power MEMS燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)原理設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)三級(jí)氣體引射壓縮器的設(shè)計(jì)做了全面闡述。外徑為8mm的樣機(jī)在高速下運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且部件之間摩擦小，但存在漏氣較大的現(xiàn)象。最后針對(duì)樣機(jī)所存在問(wèn)題提出若干改進(jìn)方案，并進(jìn)行理

3、論分析論證。
　　 其次，著重對(duì)微型化實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)和測(cè)功實(shí)驗(yàn)進(jìn)行闡述。完成樣機(jī)在四類(lèi)不同工況下的特性測(cè)試，比較了進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣流量、進(jìn)氣溫度對(duì)樣機(jī)功率提升的影響程度大小。針對(duì)兩種結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案并進(jìn)行相應(yīng)三大類(lèi)工況測(cè)試，實(shí)驗(yàn)證明八葉渦輪比六葉渦輪具有更優(yōu)越的性能，空杯型線(xiàn)圈比鐵芯線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)化效率更高。
　　 再次，通過(guò)對(duì)H2/O2在微管道型燃燒室中催化燃燒(鉑粉催化)的情況進(jìn)行數(shù)值模擬。關(guān)注反應(yīng)壓力、當(dāng)量比等對(duì)燃燒室內(nèi)溫度的

4、分布及變化、各組分在燃燒室內(nèi)的分布及其變化、化學(xué)反應(yīng)的速率的影響。模擬結(jié)果表明：在微管道燃燒器中，較高的反應(yīng)壓力有利于提高微燃燒器氫氧燃燒效率，但過(guò)高的反應(yīng)壓力卻會(huì)限制微燃燒器的燃燒負(fù)荷率；選擇合適的當(dāng)量比(1～1.5)有利于微燃燒器氫氧混合物的充分燃燒；催化燃燒需要一個(gè)最低的熱通量或溫度來(lái)完成點(diǎn)火。
　　 最后，介紹Power MEMS燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)樣機(jī)的加工制造過(guò)程與應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)中所獲得樣機(jī)最高空轉(zhuǎn)速達(dá)100000r/mi