华中科技大学 能源与动力工程学院

 

随着微加工技术的快速发展，涌现出了各式各样的MEMS设备。军事领域，也出现了对微型推进系统的迫切需求。传统的化学电池存在使用时间短、充电时间长、重量大、比能低等不足之处，而氢气和碳氢化合物燃料具有比电池高几十倍的能量密度，因此，基于燃烧的微小型动力系统的开发受到了各国研究者的高度关注。然而，在微小尺度下火焰稳定面临以下严峻挑战：1）巨大的面体比造成壁面散热损失率和对反应自由基的捕获几率大大提高；2）燃料/氧化剂的在燃烧室内的停留时间明显缩短，不利于充分燃烧；3）材料耐热温度的限制。因此，微小尺度燃烧首先要解决的问题是稳燃。常见的微尺度稳燃方法有：热循环、催化燃烧、回流区稳燃，等等。本报告主要介绍在微细通道壁面设置凹腔来稳定火焰所取得的一些成果，主要包含两大部分：1）甲烷/空气火焰在有凹腔的微细通道中稳燃机理与火焰吹熄机理；2）氢气/空气火焰的分裂极限随微通道间距大小的非单调变化规律。报告从流动、传热与燃烧反应之间的相互作用全面分析了其中的机理，有关结果对该类型微小燃烧器的优化设计具有重要的指导意义。

 

范爱武博士目前为华中科技大学能源与动力工程学院副教授、博士生导师。1995年毕业于华中科技大学动力工程系工程热物理专业，获学士学位；1995年-1999年 就职于岳阳石化总厂热电厂，担任锅炉车间技术员；1999年-2004年 华中科技大学能源与动力工程学院硕博连读，获博士学位；2004年-2006年 华中科技大学力学系 博士后；2006年-2008年 日本东北大学流体科学研究所 博士后；2009年至今 华中科技大学能源与动力工程学院副教授，曾担任3年工程热物理系副主任；2013年10月-2013年12月 日本东北大学流体科学研究所 访问学者。

主要研究兴趣为：微小尺度下的火焰稳定性与稳燃技术，多孔介质燃烧，催化燃烧，管内传热强化理论与技术，电子器件散热，等等。主持和参与各项科研课题10余项，以第一作者或通信作者发表SCI论文20余篇，其中在燃烧领域权威期刊Combustion and Flame和Proceedings of the Combustion Institute上发表论文5篇，出版专著2本：《微小尺度燃烧》（范爱武、姚洪、刘伟），《多孔介质传热传质理论与应用》（刘伟、范爱武、黄晓明），教材1本：《工程热力学》（黄晓明、刘志春、范爱武），获授权国家发明专利2项。

 

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