新型液态金属磁流体发电机的等效电路模型

为建立准确的新型液态金属磁流体发电机等效电路,分析端部效应对发电机性能的影响,从该类发电机的基本稳态电磁关系出发,在发电通道内部三维数值分析的基础上,建立考虑端部效应的等效电路模型,并给出该等效电路模型中各参数的计算公式。利用该等效电路模型,对实验样机的稳态输出特性进行计算,并和不考虑端部效应的等效电路模型的计算结果、实验结果进行对比分析。样机的计算结果和实验结果对比表明,给出的等效电路模型和计算方法是正确的,具有较高的计算精度。

液态金属磁流体发电机中固液金属界面接触电阻的研究

液态金属磁流体(Liquid Metal Magnetohydrodynamic,LMMHD)发电机是磁流体波浪能直接发电系统的一个关键部件。液态金属发电工质与固体电极间的电接触性能,直接影响LMMHD发电机的输出特性和发电效率。文中首先分析了LMMHD发电机的接触电阻及其影响因素,提出了一种固液金属界面接触电阻的测量方法,并实验研究了液态镓合金和固体紫铜电极间的静态接触电阻。

液态金属磁流体发电机电枢反应分析

为研究液态金属磁流体(LMMHD)发电机内部感生电流产生的感应磁场对外部永磁磁路的影响,采用3D有限元法分析了不同感生电流下LMMHD发电机的磁路分布特点、永磁体工作点磁密及工作气隙磁密分布规律,得到了LMMHD发电机电枢反应特性。结果表明,LMMHD发电机内电枢电流产生的感应磁场使工作气隙磁场发生畸变,永磁体产生去磁效应,铁磁部件磁通密度增大、甚至达到磁饱和,磁路漏磁增大;当外磁路已达到磁饱和,电枢反应磁场减小工作气隙有效磁场分量、增大工作气隙端部漏磁,且在工作气隙中间区域产生Y方向磁场分量(电枢电流为X方向)。

液态金属磁流体发电通道特性分析

为了研究影响液态金属磁流体发电通道发电性能的因素,文章对5个不同负载系数下的发电通道的流场、电场等进行了三维数值模拟分析。利用仿真分析得到的数据来研究发电通道参数对感应电动势的影响,以及发电通道在不同负载系数下的输出电压和输出功率等的变化规律。在此基础上对发电通道的设计进行优化,以提高液态金属磁流体发电机的发电效率。研究结果表明:当负载系数为0.5~0.7时,发电通道的输出功率和发电效率取得最大值;随着入口速度、磁感应强度和通道宽度的增大,发电通道的感应电动势均有增大的趋势,但增大的趋势逐渐减小;优化后的通道参数为入口速度为7 m/s,磁感应强度为0.8 T,通道宽度为0.9 m。

液态金属磁流体发电系统

该文介绍了液态金属磁流体发电的基本原理 ,说明了两种类型发电系统的结构与工作过程 ,并进行了相应热力学分析。结果表明 ,液态金属磁流体发电系统具有效率高 ,结构简单 ,可利用的热源范围广等优点 ,将其和太阳能、核能结合起来 ,有着很好的应用前景。图 5参

基于波浪能转换的液态金属磁流体发电机的性能分析(英文)

本文对负载情况下液态金属磁流体(Liquid Metal Magnetohydrodynamic,LMMHD)发电机发电通道内的电磁、流场进行了三维数值模拟;在此基础上,计算出不同流速和负载系数下LMMHD发电机的输出电流、输出电压、输出功率以及发电机效率并和实验结果进行对比,进而研究了液态金属磁流体发电机的输出特性。研究结果表明:样机的计算结果和实验结果较为一致;当负载系数为0.66、通道内流速为1.8m/s时,获得34.5%的最大发电机效率;当负载系数为0.44、通道内流速为3.6m/s时,获得209.4W的最大输出功率。另外,本文研究了通道内绝缘板的作用,研究结果表明,绝缘板能有效地减少端电流。

液态金属磁流体发电机空载电压

为了探究影响液态金属磁流体发电机空载电压的因素,建立发电通道三维流动模型.采用计算流体力学(CFD)技术,研究发电通道入口速度、磁感应强度、通道宽度、通道高度、液态金属类别对空载电压的影响.考虑哈特曼层电流回流现象,通过添加绝缘块,对发电通道装置进行结构改进.从改进后的磁流体速度分布和电流密度变化两方面,分析空载电压优化机理.结果表明:空载电压与入口速度、磁感应强度、通道宽度成正比,与通道高度无明显关系,但是通道宽度越大,空载电压相对误差越高;高密度、低电导率的液态金属会降低空载电压.发电通道改进前,空载电压的相对误差为12.3%;改进后的发电通道,空载电压比改进前提高13.3%,相对误差降至0.6%.

液态金属磁流体发电系统低电压高变比能量收集电路设计

液态金属磁流体(Liquid Metal Magnetohydrodynamic,LMMHD)的发电原理为在外力作用下驱使液态金属切割磁场进行发电,具有输出电流大、电压低且输出易受负载特性影响的特点,因此能量收集很困难。为了解决这一问题,分析LMMHD发电系统的电源特性,提出了基于Boost变换器的能量收集方案,并通过状态空间平均法建模分析了Boost变换器的输入及输出阻抗特性,验证了Boost变换器对于LMMHD发电系统的适用性。此外,针对传统锂电池储能电压需求,提出了应用并联交错型Boost变换器和基于二极管-电容组合结构的Boost变换器的电能收集方案。最后,参考具体的LMMHD发电系统设计了对应的能量收集电路,并通过Matlab仿真验证了设计的合理性。仿真结果表明,改进型Boost变换器实现了20倍高变比升压,实现了50 W、4 V的功率输出。

新型液态金属磁流体发电动力学特性数值模拟

为获得新型液态金属磁流体发电机的流动规律,对空载发电通道动力学特性进行三维数值模拟研究。采用基于Fluent软件的感应磁场法和修正的K-ε湍流模型保证计算精度;对比分析近壁面和中心层的速度及电磁力分布;定义速度波动程度,选取不同物理参数,对发电有效段下游的速度剖面及其波动程度量化分析。结果表明,发电有效段下游速度波动程度最大,速度剖面及其波动程度受发电通道参数的影响明显。当通道宽度相同时,相互作用参数决定速度剖面波动程度,相互作用参数与速度波动程度成正比;随着宽度增大,相互作用参数对速度波动程度影响下降。

液态金属磁流体发电机性能分析

为探究液态金属磁流体发电机性能,基于计算流体力学技术对发电通道进行三维数值模拟分析。采用改进的湍流模型提高计算精度,通过空载情况下获得的空载电压计算负载电压,定义实际输出功率;分析不同负载系数下发电通道内部电流密度分布;探究通道入口速度、磁感应强度、负载系数对发电机性能的影响。结果表明:输入功率随着负载系数的增大而减小,存在最优负载系数使得输出功率和发电机效率最大;入口速度和磁感应强度增大,输入功率和输出功率均提高,然而入口速度增大会降低发电机效率,磁感应强度的增大对提高发电效率有正面作用,但是当磁感应强度增大到一定程度,磁场对效率的提高作用不再明显。为使发电机性能最优应尽量增大外加磁感应强度,保持入口速度适中,且选择负载系数为0.5—0.6。

一种阀式磁流体波浪能直接发电系统的研究

介绍液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电的基本原理以及该发电方式与其他传统波浪能发电装置的主要区别。根据液态金属磁流体波浪能直接发电的原理提出适用于该发电系统的波浪能俘获装置应具有的主要特征。综合分析国内外现有的波浪能发电系统及其俘浪装置的结构、原理,通过分析对比,提出一种适用于液态金属磁流体发电系统的新型阀式结构,并进行初步设计。

基于LMMHD波浪能发电机特性的高效实时输出功率控制系统

针对目前液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电机输出功率控制系统响应慢、精度差、变换效率低、低压下不能可靠换向的问题,在LMMHD波浪能发电机输出特性分析的基础上,提出一种通过实时调节LMMHD发电机等效负载来控制发电机输出功率的控制策略,该控制策略快速准确且多模块并联时不存在并联均流问题。通过对考虑寄生参数影响的主电路效率的理论分析,得到了所提输出功率控制策略下主电路效率的变化规律,进而提出了多模块并联的方案,提高了系统效率,降低了单模块的设计难度。并提出了一种滚动时域判断和双模块独立驱动的换向驱动方法,在实现低压下可靠换向的同时避免了电流从体二极管流通,降低了导通损耗。仿真和样机实验结果验证了所提策略的有效性。

MHD传感器敏感结构地面温度特性数值分析

针对高精度MHD传感器温度稳定度的要求,采用稳态、频域有限元方法建立了导电流体、永磁回路、一级放大的物理模型,并且分析了地面测试温度对敏感结构输出特性的影响。当温度为-20~80℃或温差为2~10℃时,重力方向与角速率幅值对导电流体输出电压的影响较大,并且相对于室温输出电压的最大变化约占该电压值的50%。随着角速率幅值的减小,温度对导电流体输出电压的影响变得显著。这是由于自然对流抑制了磁性对流,从而影响导电流体内部的电势分布。外加磁场与一级放大对敏感结构输出特性的影响都较小,并且相对于相应室温数值的最大变化都小于该室温数值的1%。分析结果显示,影响MHD传感器敏感结构温度稳定度的主要因素在于液态金属磁流体动力学的温度效应。

一种应用液压系统的新型波浪发电实验模型设计

利用海洋波浪能为人类提供电力是当前可再生能源领域研究的热点之一。根据液态金属磁流体理论设计一套液态金属磁流体波浪能直接发电实验装置,并对加工安装好的装置进行气密性试验。结果表明系统密封性好,能承受0.709MPa压力。