由于碳氢化合物燃料的能量密度比目前世界上最好的锂电池高几十倍,利用微尺度燃烧产生或转换的能量相比传统电池能更好的为微机电装置提供动力。而微小尺度下的火焰受到较大散热损失等不利因素的影响,从而使得微小尺度火焰容易失稳或熄灭。为此,有学者提出采用“瑞士卷结构”来提高火焰稳定性,此结构通过预热未燃预混气来拓宽稳燃极限,但此方法不能很好地将火焰锚定在燃烧器中心,这不利于进一步扩展其稳燃范围。而众多研究结果表明钝体能很好地锚定火焰位置,从而显著扩大微燃烧器的吹熄极限。鉴于此,本文提出带钝体的微小型瑞士卷燃烧器结构,充分利用钝体的回流区和瑞士卷结构的热循环效应,以期达到同时拓宽吹熄极限和贫燃极限的双重目标。通过改变钝体大小和固体材料的热物性等关键参数,重点研究了该燃烧器中传热、流动与化学反应之间的复杂相互作用对火焰稳定性的影响。首先,研究了预热温度对微直管燃烧器稳燃性能的影响,结果表明提高预热温度可显著提高火焰稳定性,即通过增焓可明显增强火焰稳定性。然后,采用详细化学反应机理,数值模拟研究了钝体及其大小对火焰吹熄极限的影响。结果表明钝体后形成的回流区可明显扩宽火焰可燃极限,即钝体稳燃效果明显,且钝体的稳燃效果随阻塞比的增大而增强。最后,研究了导热系数和三种壁面材料(石英、不锈钢、碳化硅)对甲烷/空气预混火焰稳燃范围的影响。结果表明导热系数越小,可燃范围越宽。另外,对于不同材料制成的燃烧器,不锈钢燃烧器的火焰吹熄极限最大,碳化硅燃烧器最小,而石英燃烧器居中。这是因为吹熄极限主要由钝体后回流区的长度、外壁散热损失和热回流作用三者的耦合作用决定。