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原文传递直流磁流体推进系统的研究

论文题名：	直流磁流体推进系统的研究
关键词：	船舶机械;船舶推进系统;磁流体推进;有限元求解
摘要：	磁流体(MHD)推进应用于船舶推进是一场创造性革命，引起了世界造船界和电工界极大的震惊和关注。它利用电磁力使海水运动而产生推力推进船舶运动，由于取消了常规的螺旋桨、喷水推进等转动机构，消除了由转动机构引起的震动和噪声，也消除了由螺旋桨空泡现象带来的种种危害，具有安静推进的优点和实现高速推进的能力；此外，由于利用调节电压来控制运动，具有操纵方便、机动灵活的优势。磁流体推进是一项高新技术，本文全面系统地总结了该领域的研究进展和研究现状，讨论了各种磁流体推进方式的运行机理和应用前景，着重研究了直流磁流体推进的基本原理，建立了描述其运行机理的数学模型，基本方程、稳态运行方程、功率平衡方程和效率方程。磁流体推进系统的流场为湍流场，研究了湍流流动特性，湍流问题是流体力学中尚未解决的最复杂的理论之一，湍流运动基本方程组是不封闭的，湍流模式理论提出用半经验假设作为补充方程，作者将k-ε流场计算模型引入到磁流体推进耦合场的计算中，可实现对湍流场精确的数值计算，数值模拟方法采用SIMPLE算法，是众多有限元商业软件的核心。研究了磁流体推进有限元求解的原理和方法，在国内首开用有限元软件仿真直流磁流体推进问题的先河，为克服在有限元软件ANSYS中不能直接在磁场边界条件直接定义磁感应强度这一难题，提出基于矢量磁位的定理4．1，用于建立匀强磁场。用有限元方法对直流磁流体推进器做了三维三场耦合仿真分析，在此基础上，研究了推进器的端部效应、电极最优长度和哈特曼效应。从动量和能量守恒出发，以获得最佳效率为目标，研究了直流磁流体推进器的各种几何参数，提出了推进器最优模型和电磁体最优配置，并进行二维水力计算，验证了磁流体推进耦合场计算依据的合理性。
作者：	赵国智
专业：	机械电子工程
导师：	孔凡让
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国科学技术大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文