Hall效应对三维磁流体发生器的影响

应用三维非理想低磁雷诺数磁流体五方程模型发展了对带有强制项的Navier-Stokes方程组采用熵条件格式,对椭圆型电势方程采用SOR进行迭代的数值方法,研究了Hall效应对磁流体旁路超燃冲压发动机中磁流体发生器流动及性能的影响.磁流体发生器采用电子束获得有效可靠的电导率.计算结果表明,Hall效应可引起流场和电场的扭曲,从而诱导出不稳定二次流的发展与演变,并破坏Joule热的分布.对这些磁流体现象作出了较详细的分析.最后计算了磁流体发生器的性能参数,说明Hall效应将导致磁流体发生器的性能下降.

三维超声速磁流体发生器的流动特性

应用三维非理想低磁Reynolds数磁流体五方程模型发展了对带有强制项的Navier-Stokes方程组采用熵条件格式,对椭圆型电势方程采用SOR进行迭代的数值方法,研究了磁流体发生器的性能.计算结果显示,发生器内的M数和总焓均呈下降趋势,流动在电极壁面上发生了分离,而且在核心流动区域沿着磁场方向展现出二维流动效应.在管道中心流动区域,电流线发生扭曲,随着磁作用数的增大而趋于明显,甚至出现涡电流.在通道中不同的流向截面上,其诱导涡电流也不同,并在绝缘壁面之间形成的M形的速度型.在绝缘体横截面的边角流场中出现一个涡状二次流,从而在边角上也诱导出与之对应的涡电流.最后计算了磁流体发生器在不同算例下的性能参数,说明了为提高发生器的性能,应该提高磁作用数.

横截面形状对超声速磁流体发生器性能的影响

通过三维数值模拟研究了不同横截面形状的磁流体(MHD)发生器的热、电磁流动特性,发生器入口采用超声速来流条件,旨在应用于磁流体旁路超燃冲压发动机推进系统。数值模拟采用低磁雷诺数下磁流体五方程模型,通过熵条件格式和超松弛迭代(SOR)法联合算法分别求解Navier-Stokes方程组和电势方程。研究表明在电极壁面上电场、电流以及洛伦兹力等电磁场参数呈周期性变化,由于电极端点效应,电磁场参数在电极端点出现周期性的极值,而在管道中心电极端点效应对电流影响并不大,沿着流向电流保持连续变化。对不同管道横截面形状的发生器的数值模拟表明:由于涡电流和二次流效应的影响,形状参数较小的发生器焦耳热较为严重,二次流较弱;而形状参数较大的发生器焦耳热较小,二次流增强。因此,当形状参数α=0.8时可获得较好的焓提取率和电效率。

磁流体压缩管道热电磁流动特性研究

利用磁流体五波模型对低磁雷诺数下压缩管道中磁流体流动进行数值模拟。该模型由带有电磁作用强制项的Navier-Stokes方程组与电势Poisson方程组成,数值格式分别采用严格保证熵条件的熵条件格式和中心差分格式。数值模拟对不同磁作用数下的不同几何外形管道进行数值模拟研究,结果表明在磁流体压缩管道中,由于发生器模式提取能量的影响,使得管道马赫数和总焓均下降,而流动在电极壁面上发生了分离。在中心流动区域,随着磁作用数的增大而产生严重的涡电流。计算比较了磁流体压缩发生器与直方管道型发生器的性能参数,说明直方管道的性能优于压缩管道。

Hall效应对磁流体压缩管道电磁流动特性的影响

利用磁流体五波模型对低磁雷诺数下磁流体压缩管道中考虑Hall效应的流动进行数值模拟.该模型由带有电磁作用强制项的Navier-Stokes方程组和考虑了Hall效应及离子潜行效应的电势Poisson方程组成,数值格式分别采用严格保证熵条件的熵条件格式及中心差分格式.数值模拟结果说明在压缩管道中心流动区域电流线发生扭曲,并出现涡电流;而Hall效应延缓了涡电流的产生,同时该效应可引起流场、电场以及Joule热的不对称分布.最后计算了磁流体压缩管道的性能参数,通过与直方管道的比较,说明Hall效应将导致磁流体发生器的性能下降,而且直方管道的性能优于压缩管道.

三维非理想低磁雷诺数磁流体流动的数值模拟

对三维非理想低磁雷诺数磁流体问题发展了五波模型算法,建立了低磁雷诺数下模拟磁流体的五波模型.模型由带有源项的Navier-Stokes方程组和Poisson方程构成,并且考虑了Hall效应.对Navier-Stokes方程组采用严格保证熵条件的熵条件格式,而Poisson方程则采用中心差分格式;推导了低磁雷诺数下磁流体Rayleigh问题和Hartmann流动问题的解析解,和数值模拟结果比较说明该算法和程序可靠性较高;将该算法用于低磁雷诺数磁流体管道中单对电极流动的计算,结果表明Hall效应引发了电流密度和电势等值线的扭曲,且在正极的上游边界和负极的下游边界集中,该效应还导致从负极出发的电流偏离对应的正极.