摘要：使用准一维模型对磁流体能量旁路超燃冲压发动机MPCE(Magneto-Plasma-Chem ical Engine)进行了性能计算.考察了理想和非理想的超燃冲压发动机应用磁流体MHD(magnetohydrodynam ics)能量旁路的效果,对于理想的超燃冲压发动机应用MHD反而会使发动机的性能降低;对于非理想的超燃冲压发动机,MHD的作用使发动机的比冲增加.考虑发动机工作的工程限制条件对超燃冲压发动机和MPCE的性能进行了比较,结果表明应用MHD可以扩大超燃冲压发动机的工作范围,在非设计马赫数下提高发动机的性能.计算了负载系数、通道压力系数等重要的设计参数对MPCE性能的影响,结果显示优化参数设置可以使发动机比冲增加,但是同时又会受到工程条件的限制.

摘要：在高超声速再入式飞行器通信黑障问题众多解决方案中,电磁调控方法是最具可行性的方法之一.一个细致可靠的电磁调控方案不仅需要准确考虑外加电磁场对导电流体作用,还需要考虑因流体高速运动产生的感生电磁场对导电流体的作用.对于高超声速飞行器典型飞行状态,全磁流体力学方法因数值刚性问题很难直接用于流场和电磁场耦合模拟,而低磁雷诺数近似方法无法考虑感生磁场对导电流体作用.针对磁流体力学两种经典方法应用于高超声速飞行器电磁调控方案设计时存在的困难和不足,文章在数值求解流动控制方程N-S方程和电磁控制方程双曲Maxwell方程的基础上,将两者结合起来松耦合迭代求解,建立适用于高超声速飞行器流场和电磁耦合的数值模拟方法.通过磁流体激波反射和二维超声速磁流体喷管两个典型算例,对文章的数值方法进行验证.基于数值方法对外加偶极子磁场作用下某高超声速飞行器典型飞行状态下流场电磁耦合问题进行了研究,数值模拟结果表明,磁雷诺数为0.7557时,不考虑感生磁场对流体运动影响时激波脱体距离相对于考虑感生磁场作用时大11.11%,此误差已不容忽视,对于该飞行状态,应完整考虑流场和磁场相互作用而不是仅考虑外加磁场对流场运动影响.

摘要：高超声速飞行器强激波后高温气体形成具有导电性的等离子体流场,电离气体为磁场应用提供了直接工作环境,磁流体流动控制技术利用外加磁场影响激波后的离子或电子运动规律,这可以有效改善高超声速飞行器气动特性.激波脱体距离作为高超声速磁流体流动控制较为直观的气动现象,受到研究者重点关注;磁场添加后激波脱体距离发生变化,其变化幅度直接反映磁控效果,然而基于高超声速磁流体流动控制的相关理论模型较少,需要进一步发展.本文基于低磁雷诺数假设和偶极子磁场分布的条件,通过对连续方程沿径向积分以及对动量方程采用分离变量的方法,推导了高超声速磁流体流动控制下的球头激波脱体距离解析表达式.理论分析结果表明,激波脱体距离随着磁相互作用系数的增加而变大;随着来流速度的增加,磁相互作用系数变为影响激波脱体距离大小的主要因素.本文理论模型可以达到快速评估磁控效果的目的,对高超声速磁流体流动控制实验方案设计和结果分析具有一定的指导意义.

摘要：高压直流转换开关是高压直流输电系统中的关键设备,需针对其电流转换特性及影响因素展开研究。通过构建直流转换开关所满足的基本电路方程并对方程进行离散处理,建立了500 kV自激振荡型高压直流转换开关的场路耦合电弧模型。首先研究了直流转换开关分断4 kA直流电流时的电流转换特性,得到了电弧电流和电弧电压的动态变化曲线并与实验结果进行对比。其次,通过改变换流支路的电感和电容（L、C为典型值的0.8倍和1.2倍）,分析了二者对电流振荡过程的影响,讨论了不同电感参数值下电弧半径、温度、压力特性与电流转换特性的关系。最后,考虑到空气是一种低成本和环境友好型气体,对比研究了SF6和空气介质中转换开关的电弧特性。结果表明：仿真和实验结果较为一致,实验和计算中电弧电流振荡频率分别为3 450 Hz和3 759 Hz;在一定范围内,增大电感或者电容可以增强电弧振荡,加快电流转移过程,减小燃弧时间;相同谐振频率下,电感对电弧振荡过程的影响较电容大;空气相比SF6可以显著缩短燃弧时间（燃弧时间减少约4.5 ms）,降低电容电压水平（电容电压峰值由4 086.6 V降至2 760.5 V）,在直流转换开关中具有一定的应用前景。此外,仿真方法也有望用于直流转换开关参数的优化设计。

摘要：为改善磁流体动力学(MHD)角速度传感器的噪声性能,研究预处理电路的低噪声设计方法。采用3个并联的SSM-2220双极型晶体管对作为输入级,级联低噪声集成运放构成差分放大电路,作为前置放大器,后级加入低通滤波、交流耦合和单端转差分电路。建立了预处理电路的噪声模型,并进行了噪声测量实验,电路的输入噪声电压谱密度约为0.6 n V/Hz(1/2)(1 k Hz)。提出的低噪声预处理电路将MHD角速度传感器等效输入噪声水平降低至nV/Hz(1/2)量级。

摘要：传统直流电磁继电器采用电磁驱动方式,分断间距为2~3 mm,在工作负载增大时需增加线圈匝数,导致继电器质量增加、灭弧难度增大。为解决上述问题,采用微电机蜗轮蜗杆作为驱动机构、分断间距相比传统电磁继电器大数倍的新型高压直流继电器设计方案,并利用多物理场耦合软件Comsol Multiphysics,基于磁流体动力学(MHD)理论建立了直流继电器的二维电弧仿真模型。考虑到分断间距、电流、磁场强度以及分断速度等条件对电弧的影响,分析了不同上述条件下电弧的运动特性,得到了适定参数下较为合理的间距、工作电流、磁场强度和分断速度,为新型高压直流继电器灭弧系统的结构设计提供参考。

摘要：简述了磁约束热核聚变反应堆的关键部件液态锂偏滤器研发中所涉及的流体力学研究背景,主要研究问题为液态金属在磁场环境下的薄膜流动稳定性.为了解磁流体动力学效应对薄膜流动稳定性的影响,本文发展了线性稳定性分析数值计算平台和直接数值模拟计算平台,采用数值模拟手段,揭示磁场对膜流流动稳定性作用的物理机制,指导液态锂偏滤器的设计和实现.

摘要：液态金属实验回路（ＬＭＥＬ）是国内唯一用于聚变堆磁流体动力学（ＭＨＤ）效应和材料相容性研究的大型实验装置。与国外同类先进的装置相比，回路流程和运行方式均有重大改进，使其更先进、安全并具有多功能。回路运行分为两个阶段：第一阶段以钠－钾低共熔合金（２２Ｎａ７８Ｋ）为工质，研究ＭＨＤ效应，ＬＭＥＬ的最大哈特曼（Ｈａｒｔｍａｎｎ）数Ｍ和相互作用参数Ｎ分别为０．７５×１０４和２．５×１０４；第二阶段以液态锂为工质，研究结构材料与锂的相容性，最高温度和流速分别为５２０℃和１．３８ｍ／ｓ。

摘要：依据国际热核聚变实验堆(ITER)的中国单冷准静态液态锂铅实验包层模块(Single-coolant Lithium Lead,SLL),研究液态金属工质锂铅在磁场作用下,不同的第一壁热流密度对缓慢流动的液态锂铅流动和传热特性的影响,为热工水力设计提供参考。研究表明,液态金属处于准静态缓慢流动时,第一壁热流密度的增加使得流道整体的温度有所提高,特别是靠近第一壁的L1流道的温度增加幅度最大;L1流道温度和速度变化剧烈,产生变化较大的感应磁场和感应电流密度,对应的洛伦兹力影响了流动换热。

摘要：磁驱动准等熵加载和超高速飞片发射是一种全新的冲击动力学和高能量密度物理实验加载技术。利用三维磁流体动力学软件,模拟了磁驱动飞片的物理过程,计算得到的飞片自由面速度与实验结果符合较好。通过计算飞片横断面的温度、密度和磁场分布,得到了加载过程中磁扩散速度和飞片的剩余厚度。飞片加载过程中飞片边缘的卷曲变形严重,分析认为是由电流和磁场分布的不均匀导致飞片边侧受斜上方较大的加载力所致,并且电流分布的不均匀是主要因素。实验设计时,可利用极板构型的变化调节加载面的电流分布,从而提高飞片的平面性,减小边侧的卷曲变形。