江苏省基础研究计划(BK2008245)
- 作品数：16 被引量：33H指数：3
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- 相关机构：江苏大学新加坡国立大学江苏省流体机械工程技术研究中心更多>>
- 发文基金：江苏省基础研究计划国家自然科学基金江苏省高校自然科学研究项目更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理电气工程更多>>
- 微TPV系统中多孔介质燃烧室的数值模拟被引量：2
- 2009年
- 为优化燃烧室的设计,提高微热光电系统的整体效率和工作性能,建立了颗粒填充型多孔介质燃烧室.通过试验验证,应用Fluent软件对多孔介质结构的微燃烧室进行数值模拟,分析孔隙率、氢氧体积混合比和流量比等因素对燃烧室性能的影响.模拟结果表明,采用多孔介质结构可以改善燃烧室的燃烧性能,燃烧室在多孔介质孔隙率为0.52,氢氧体积混合比为2∶1,入口流量为200mL/min时燃烧效率较高,有利于微热光电系统稳定高效地工作.
- 潘剑锋张会峰李德桃薛宏
- 关键词：微热光电系统微燃烧室多孔介质数值模拟
- 极限尺寸平板式微热光电系统的构建及性能评估
- 2012年
- 针对平板式微热光电系统,通过合理的分析和计算,给出了系统的一个极限尺寸以及相应的工作性能。研究过程中,系统完整的能量转换单元包括一个燃烧室、两个过滤层、两片光电池以及一个冷却通道,采用实验和计算分析相结合的方法,确定了各个部件的极限尺寸和相互位置,单元三个方向的总体尺寸分别为10 mm×8 mm×2.5 mm。随后通过建立的能量转换计算模型,对该尺寸下单元的各个性能参数进行计算,当氢氧混合气流量为1500 mL/min时,具体性能数据为:单元电能输出为3.51 W、总效率为1.74%、功率密度达到了17.55 W/cm^3,这充分论证了平板式微热光电系统充当微机械装置电源的可能性。
- 唐爱坤潘剑锋薛宏杨文明邵霞
- 关键词：微热光电系统能量转换工作性能
- 微平板式燃烧室内催化燃烧的试验研究被引量：2
- 2011年
- 采用催化材料铂加工的微平板燃烧室,与碳化硅材料加工的微平板燃烧室在相同条件下进行了试验对比,分析了不同流量、不同当量比和不同燃烧室尺寸条件下催化燃烧对微燃烧性能的影响。试验结果表明,同样流量下,采用催化燃烧时的外壁面测点温度均比采用无催化的碳化硅燃烧室的高,且温度分布更均匀;不同于无催化的碳化硅燃烧室,铂加工的燃烧室在当量比为1时内部燃烧已经比较充分;催化燃烧能提高微尺度燃烧的稳定性,扩展燃烧极限。
- 潘剑锋吴庆瑞薛宏万彦辉周俊
- 关键词：微尺度微燃烧室催化微燃烧
- 微热光电系统整体性能的试验研究
- 2011年
- 在设计和加工模块式微热光电系统关键部件的基础上,进行了系统的整体性能试验,包括流量、喷嘴形状和燃料对其性能的影响。试验结果表明:气体流量增加,燃烧室壁面温度升高,光电池的输出电量升高;相比圆形喷嘴,使用矩形喷嘴能改善预混合气在燃烧室内的分布,提高燃烧驻留时间,使燃烧更充分,增大光电池的电能输出;相同体积流量下,高热值的甲烷燃料比氢气燃料更能提高微热光电系统的性能。试验条件下较好的性能输出数据如下:当采用矩形喷嘴和甲烷燃料时,最大输出功率为0.319W,相应的能量密度达到166146W/m3;两种燃料最大整体效率都是在流量600mL.min-1时,且采用氢气燃料整体效率比甲烷的高,其最大效率为0.249%。
- 万彦辉潘剑锋周俊薛宏李德桃
- 关键词：微热光电系统微尺度燃烧能量密度
- 微尺度燃烧过程中传热准则数分析被引量：3
- 2011年
- 在微尺度条件下,由于对流传热和燃烧过程耦合发生在很小的范围内,因此微燃烧室内部的对流换热问题比较复杂。根据微燃烧室内部流动、传热和燃烧过程模拟计算的结果,采用无量纲分析方法,计算出表征距入口x处各通道截面平均对流换热强度的努塞尔数Nux,并分析入口参数对Nux的影响。对多组计算结果进行多元回归拟合,最终得到各截面平均Nux与雷诺数Rex、普朗特数Prx和无量纲变量θ之间的函数表达式。
- 潘剑锋周俊唐爱坤邵霞薛宏
- 关键词：微尺度燃烧
- 亚毫米通道内的氢氧预混合燃烧被引量：3
- 2011年
- 在亚毫米尺度,尺寸效应带来散热损失的激增和燃烧驻留时间的急剧减少,使燃烧室内预混合气的着火和燃烧条件恶化.针对碳化硅材质的亚毫米矩形燃烧室,改变混合气的流量和当量比,测出了不同高度燃烧室内氢氧预混合气的着火界限分布,并通过燃烧室外壁面和出口温度的测量,分析得出亚毫米通道内氢氧预混合燃烧的特性.结果表明,亚毫米尺寸与常规尺寸相比氢氧预混合气的稀燃界限明显升高,但仍能在一定条件下实现稳定燃烧;测试条件下,外壁面温度随氢气流量的增加而升高,但燃烧的充分性降低;少量的过量氧气能提高外壁面的温度,并使温度分布更均匀;由于导热系数较高,碳化硅材质的燃烧室外壁面温度分布比石英材质的要更均匀.
- 潘剑锋周俊段炼李德桃薛宏唐爱坤
- 关键词：燃烧预混合
- MTPV系统中热光电能量转换的数值分析被引量：3
- 2010年
- 为研究微热光电系统中辐射表面和光电池表面间的能量传输特性,构建了能量转换的物理数学模型。模型中辐射表面采用矩形结构的碳化硅片,光电池选择锑化镓,并考虑辐射表面温度分布的不均匀性和空间辐射角系数。通过改变辐射器表面温度分布、光电池温度以及两者之间的距离等参数,计算各种情况下的电池效率和功率密度,分析这些参数对它们的影响规律,得出如下结论:间距增大,可显著降低功率输出,但对电池效率影响不大,距离每增加1mm,电池效率仅减小0.24%;电池温度升高,电池效率和功率密度均呈现出线性关系逐渐递减;混合气流量从600mL/min提高至1800mL/min,功率密度可提高216.7mW/cm2。
- 唐爱坤潘剑锋薛宏杨文明李晓春段炼
- 关键词：微热光电系统光电池功率密度
- 平板式MTPV系统中燃烧若干影响因素的试验被引量：7
- 2009年
- 平板式微热光电(MTPV)能源系统采取全新的亚毫米平板式燃烧室取代以往的圆柱式,对应的面容比的增加将提高燃烧室壁面的能量输出,从而提高系统的能量密度.针对石英玻璃材质的平板式燃烧室,改变氢气流量、氢氧混合比以及平行板间夹缝距离等,进行燃烧试验,测试了外壁面和出口的温度,进而分析几种因素的影响规律.结果表明,在一定条件下,亚毫米平板式微燃烧室能克服壁面能量损失激增而带来的着火困难和火焰淬熄等问题,能够实现稳定燃烧.合理选择工况参数,可以提高燃烧室温度和优化温度分布,提升系统工作性能.
- 薛宏段炼潘剑锋唐爱坤李德桃杨文明
- 关键词：微热光电系统温度分布能量密度
- 燃烧室结构对微热光电系统能量转换的影响分析被引量：1
- 2011年
- 针对微热光电系统,设计了4种结构的平行板燃烧室,在考虑辐射表面温度分布的不均匀性和空间辐射角系数的前提下,构建了系统能量转换模型并编制了相应的计算程序。通过计算得出不同结构的平行板燃烧室对系统能量转换的影响,重点分析了喷口形状、多孔介质、催化剂的使用等条件改变时辐射外壁面的温度分布、辐射能光谱分布、各子环节效率和系统整体电能输出。结果表明:在微燃烧室中,多孔介质的填充、扩展型喷口的开设、催化剂的使用均能提高其外壁面的平均温度,同时也能改变温度分布特别是最高温度区域的位置,这也导致单色辐射力和有效辐射能均依次增加;基于3种改进结构燃烧室的系统在能量转换的各方面均优于采用圆形喷口直通道燃烧室的系统,其中扩展型喷口内部催化结构的燃烧室在相同燃料输入时能使系统整体效率提高56.6%,功率密度达到0.87W/cm3.
- 唐爱坤潘剑锋薛宏李晓春邵霞李德桃
- 关键词：工程热物理燃烧室结构微热光电系统
- 亚毫米平行板通道内燃烧过程的数值模拟被引量：3
- 2010年
- 微动力系统是动力机械具有里程碑意义的发展。由于能量密度的极大优势,应用燃烧释放碳氢燃料的化学能转化为电能或者机械能的微动力系统有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。微燃烧室是该类微系统的核心,本实验建立了1mm以下尺寸的平行板微燃烧室内的流动、传热和燃烧模型,在实验验证的基础上,用CFD软件进行了数值模拟,获得了亚毫米平行板通道高度、混合气流量和比率等参数对内部燃烧情况及壁面温度的影响规律。
- 李晓春潘剑锋李德桃唐爱坤薛宏杨文明
- 关键词：微尺度燃烧微燃烧室数值模拟
