多孔介质燃烧由于热量的回馈使燃烧温度提高,如果不采取措施降低燃烧温度会导致高热值燃气燃烧的高NOX排放问题。如何通过改变多孔介质的孔隙排列方式来控制热流,进而达到控制燃烧温度的目的,是本文关注的重要问题。本文设计了一台具有冷却边界的多孔介质燃烧器,试验测试了不同变孔隙结构及冷却条件下稳定燃烧的温度分布及污染物排放;本文进行了泡沫陶瓷有效导热系数测量试验,探究了有效导热系数随泡沫陶瓷孔密度、叠加厚度及热源温度等的变化规律,并研究了由多种孔密度泡沫陶瓷片组成的变孔隙多孔介质的有效导热系数随孔隙结构的变化;本文还完成了对泡沫陶瓷真实结构的三维重建,通过数值模拟,获得了在不同热源温度下的热辐射大小,进而分析了辐射换热对有效导热系数的贡献比例。通过改变燃烧器内芯结构的孔隙排列方式及冷却空气的流量,组织了变孔隙多孔介质燃烧试验,分析了燃烧温度及污染物排放的变化规律。结果表明:积木式结构外环孔密度呈均匀型排列时,不利于热量沿燃烧器径向传递,而积木式结构外环孔密度呈阶梯状排列时有利于热量沿燃烧器径向传递;积木式结构的内芯孔密度呈阶梯状排列时,有利于提高燃烧室下游的温度;随着冷却空气流量的增大,冷却空气与燃烧室壁面的换热系数会增大,冷却空气出口温度增加,燃烧室的整体温度降低。泡沫陶瓷有效导热系数的测量试验表明:泡沫陶瓷有效导热系数随着孔密度增大而减小,随叠加层数增加而减小;热源温度小于200℃时有效导热系数变化不大,热源温度大于200℃时,有效导热系数随热源温度的增加明显变大;均匀型排列的泡沫陶瓷有效导热系数大于积木式排列有效导热系数。通过对泡沫陶瓷实体结构的CT扫描,获得其真实结构的切片照片,利用Simpleware软件对泡沫陶瓷的真实结构进行重建,使用Fluent软件对10 PPI的碳化硅泡沫陶瓷块的有效导热系数进行了数值模拟。结果表明:泡沫陶瓷有效导热系数随热源温度升高呈现增加趋势,低温时增加较为平缓,高温增加明显;辐射换热对有效导热系数的贡献比例随着热源温度的升高而增大,当热源温度低于750℃时,整个换热过程以导热换热为主;当温度高于750℃时,整个换热过程以辐射换热为主。