高超声速飞行器尾喷管中磁流体发电机性能数值研究 |
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引用本文: | 李灏,黄护林,张义宁,刘琛源.高超声速飞行器尾喷管中磁流体发电机性能数值研究[J].推进技术,2023(8):160-172. |
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作者姓名: | 李灏 黄护林 张义宁 刘琛源 |
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作者单位: | 1. 南京航空航天大学航天学院航天进入减速与着陆技术实验室;2. 北京动力机械研究所 |
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摘 要: | 高超声速飞行器因无涡轮而失去发电能力,利用尾喷管中磁流体(Magnetohydrodynamic,MHD)发电机进行发电可以有效解决这一问题。本文采用Fluent商业软件对高超声速飞行器尾喷管中MHD发电机的性能进行了数值研究。研究发现,当磁流体发电通道入口气体的马赫数设置为1.1时,入口气体的马赫数被迫降低至亚声速时,其才能流进通道,但气体的速度沿流向不断上升,并在发电通道出口处达到当地声速。局部磁场使MHD发电机两端出现了端部效应,导致MHD发电机的进出口附近产生了涡电流,进而降低了MHD发电机的性能。在端部效应和MHD射流效应的耦合下,发电通道流向横截面中心的气体总焓沿流向非均匀下降,在发电机入口电极处,其总焓略有增加并达到最大值;在发电机出口电极处,其总焓出现一极小值;横截面上气体总焓的平均值沿流向却均匀下降。不同电极对数的MHD发电机的数值结果表明,分段电极法拉第型MHD发电机的电极对数越多,MHD发电机内的霍尔效应越弱,焓提取率与发电效率越高。当6对电极的MHD发电机分别忽略和考虑霍尔效应时,其焓提取率相差了0.05%,发电效率相差了6.5%。
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关 键 词: | 磁流体动力学 MHD发电机 发电性能 端部效应 电极对 |
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