微热光电（micro-TPV）系统具有能量转换环节少、没有运动部件、易于维护制造等优势，且能够充分利用微燃烧器的高比表面积和高热损失率特性。为进一步提高微热光电系统能量效率，本文在对比分析现有燃烧通道强化气壁换热技术的基础上，提出了一种新型的圆柱阵列强化换热微燃烧器，其优点在于具有较大的换热面积、强扰动优化对流效果以及气流流经圆柱形成的滞留区有利于反应完成，能够显著提高微燃烧器壁面温度，并有利于燃烧稳定性的提升。其设计拓宽了基于TPV的微燃烧器设计思路，对提高微TPV系统整体效率具有一定参考价值。　　本文采用数值模拟方式并结合 H2/A ir的详细基元反应机理，针对圆柱阵列强化高温气流与燃烧器内壁面间的换热过程进行研究。　　首先对有/无圆柱阵列的微燃烧器壁温特性和燃烧特性进行对比分析，通过对比不同进气速度、当量比、壁面热导率和通道间隙高度下两种燃烧器的壁温特性及其火焰驻定特性和稳燃当量比范围，得到了圆柱阵列强化气壁间的换热效果以及其对燃烧器性能的影响。研究结果表明：（1）在进气速度4 m/s下，圆柱阵列能提高壁温74K，提高了壁面有效辐射量9.24W，提升幅度达34.55%，且随着进气速度增加，壁温提升更加明显；同时，圆柱阵列提高了燃烧器后半部的壁温，使得外壁面高低最大温差减小，提升了壁温均匀性。（2）圆柱阵列能够促进反应速度加快，使得火焰驻定性优于常规空通道燃烧器，在进气速度4 m/s~16 m/s范围内，圆柱强化换热燃烧器的火焰位移了4.3mm，远低于常规空通道燃烧器的9.1 mm；（3）由于圆柱强化换热燃烧器中的火焰在极端当量比情况下向下游位移，导致火焰与圆柱阵列直接接触，使得燃烧温度降低，造成圆柱强化换热燃烧器的稳燃当量比范围缩小至0.5~4.5，略窄于常规空通道燃烧器的0.4~6.0。　　其次对不同圆柱阵列结构的微燃烧器的壁温特性和燃烧特性进行分析，通过对比不同的圆柱阵列长度、圆柱布置方式以及圆柱直径对强化换热以及燃烧稳定性的影响，进一步优化圆柱阵列。研究结果表明：（1）减小圆柱阵列长度至10 mm后，圆柱强化换热燃烧器的稳燃当量比范围被拓宽至0.3~5.5，圆柱阵列对火焰稳定性的负面影响基本消除，与此同时壁温均匀性得到了大幅改善，但壁面的有效辐射量因此减少了1.59W。（2）相较于顺列布置的圆柱阵列，错列布置圆柱阵列更有利于热辐射壁温的提高，且对燃烧器内的气流流动阻力影响相差不大。（3）圆柱直径的减小不仅增加了换热面积，同时强化了气流扰动，使其强化换热效果更为显著。在进气速度4 m/s时，圆柱直径D=0.5 mm燃烧器壁温较D=1 mm燃烧器提高了21.3K，其尾部气壁温差仅53.7K，较后者减少了80.6K。