【摘 要】
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磁流体推进技术是电磁能量作为海上船舶动力输出的新形式,它具有很大的降噪和加速潜力。在理论研究中发现,提高磁场强度和流体电导率可以有效提高推进效率,达到实用标准。在提高磁场强度的研究中,常温超导技术未取得突破,而低温超导技术的应用需要大型、重型、高耗能制冷设备,不利于推进器的小型化。在提高流体导电性的研究方面,通常在磁流体通道中撒上金属离子或高浓度酸碱,这需要携带大量的金属离子或高浓度酸碱,占据了舰
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磁流体推进技术是电磁能量作为海上船舶动力输出的新形式,它具有很大的降噪和加速潜力。在理论研究中发现,提高磁场强度和流体电导率可以有效提高推进效率,达到实用标准。在提高磁场强度的研究中,常温超导技术未取得突破,而低温超导技术的应用需要大型、重型、高耗能制冷设备,不利于推进器的小型化。在提高流体导电性的研究方面,通常在磁流体通道中撒上金属离子或高浓度酸碱,这需要携带大量的金属离子或高浓度酸碱,占据了舰船上的大部分空间。本文针对磁流体推进器螺旋通道高导电环境难以创建的弊端,展开了探索性的工作,提出了一种电容去离子电导增强方法,并以此为基础,进行磁流体推进器的电磁分布和综合性能的求解与分析,解决磁流体推进轻量化和应用存在的问题。本文所做主要工作如下:(1)使用COMSOL Multiphysics软件建立螺旋通道磁流体推进器的计算模型,研究磁流体推进器的性能影响因素:电流和磁场的分布、螺旋通道内部压力和速度,阐明MHD推进器内部电磁场的耦合机理,为磁流体推进器的性能优化打下基础。(2)采用Nernst-Planck方程建立电容去离子传递运输的数学模型,阐明对流、扩散、电迁移对双电层吸附机理的影响,为磁流体推进器的电容去离子电导增强系统提供有力的理论支持,为螺旋通道的电导控制提供了新的技术方向。(3)设计了电容去离子电导增强系统的基本结构,使用数值仿真的方法研究了电容去离子电导增强系统的电压、流道流速和多孔电极厚度对多孔电极吸脱附过程的影响,揭示了电容去离子电导增强系统对螺旋通道中流体电导率的影响规律。(4)研究了由于电容去离子电导增强系统的存在导致螺旋通道中电导率的提高,对磁流体推进器的性能和电磁效率的影响和哈特曼效应、端部效应的影响。
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