根据国家973计划中“微型能源系统”这一课题,课题组围绕微型能源动力系统关键部件的多场多尺度耦合机制开展研究,提出了一种带回热的多腔体微型摆式发动机,有效的提高了微型动力系统的效率。微型回热器内存在着两大特性:换热通道为毫米尺度细小通道,流向导热效应严重;由于受到微型摆式发动机工作特性的影响,回热器内的冷热气体流量较小且流动为间歇式脉冲流动。本文针对微型回热器内存在的流向导热现象以及冷热气间歇式流动及换热开展了研究分析,主要工作和结论如下:针对毫米尺度细小通道中存在的流向导热效应,探究尺寸因素及换热材料导热物性对于套管式回热器有效度的影响规律,利用M数衡量流向导热对其换热的影响。结果表明:若换热壁材为高导热系数材料时,固壁越薄流向导热效应越弱;若换热壁材为低导热系数材料,M数在0.05以下,流向导热效应均可忽略。冷热气间歇流动时,需要综合考虑流向导热效应,换热壁面储热能力以及固体壁面的导热能力,选取效率最佳的换热壁材以及壁厚。最后,根据数值分析计算结果进行数据拟合得到适应于毫米尺度细小通道中的传热规律。根据微型摆式发动机的工作特性,探究层流工况下毫米尺度细小通道间歇式脉冲流动,进气频率f以及雷诺数Re改变对换热效果的影响。同一雷诺数Re下随着进气频率f增大,换热效率增大,这是因为在毫米尺度细小通道冷热气间歇换热时,通道容积保持不变,随着进气频率f的增加,冷热气可以同时存在于通道内,建立起有效地热交换,随着进气频率f的无限次增加,可以使得非定常工况下的进排气接近于定常工况,对换热产生有利的影响。为了解决回热器内冷热流体间歇式流动,采用缓冲式回热结构,增加气体在回热器内的驻留时间,解决冷热气间歇式流动导致通道内换热时间短、换热效率低的问题,通过改变通道的管长以及管径,改变气体在通道内的驻留时间,综合考虑通道的传热效果以及流动损失。优化后的微型管式回热器,在定常工况下具有较好的流动特性,冷热气流总压恢复系数较高,总压损失低于8%,换热有效度为83%,具有较好的换热特性;在冷热气间歇流动时,换热有效度为81%,与定常工况微型回热器相比下降幅度为2.5%,换热效果较好。