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电弧加热高温磁流体发电地面试验研究

欧东斌 曾徽 杨国铭 朱安文 刘飞标 王铸 彭燕 刘保林

欧东斌, 曾徽, 杨国铭, 等. 电弧加热高温磁流体发电地面试验研究[J]. 实验流体力学, 2019, 33(5): 42-48. doi: 10.11729/syltlx20180189
引用本文: 欧东斌, 曾徽, 杨国铭, 等. 电弧加热高温磁流体发电地面试验研究[J]. 实验流体力学, 2019, 33(5): 42-48. doi: 10.11729/syltlx20180189
Ou Dongbin, Zeng Hui, Yang Guomin, et al. Experimental study of magnetohydrodynamic power generation system in arc heater[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(5): 42-48. doi: 10.11729/syltlx20180189
Citation: Ou Dongbin, Zeng Hui, Yang Guomin, et al. Experimental study of magnetohydrodynamic power generation system in arc heater[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(5): 42-48. doi: 10.11729/syltlx20180189

电弧加热高温磁流体发电地面试验研究

doi: 10.11729/syltlx20180189
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11802299

详细信息
    作者简介:

    欧东斌(1979-), 男, 四川阆中人, 研究员。研究方向:气动热试验研究。通信地址:北京市7201信箱15分箱(100074)。E-mail:oudongbin@sina.com

    通讯作者:

    曾徽,E-mail: zenghuikeda@outlook.com

  • 中图分类号: V411.7

Experimental study of magnetohydrodynamic power generation system in arc heater

  • 摘要: 针对航天器未来空间飞行任务对大功率电源的迫切需求,开展了基于电弧加热的高温气体磁流体(MHD)发电地面试验研究。利用长分段电弧加热器加热氩气试验工质,模拟MHD发电所需的温度和压力条件,通过注入铯种子的方式提高试验工质的电导率,成功进行了直通式和盘式MHD发电地面试验:在磁场强度1 T试验条件下,直通式发电机最大输出发电功率达到196 W;在磁场强度7 T试验条件下,盘式发电机最大输出发电功率达到10.5 kW。本研究工作验证了磁流体发电技术的前景,为更高功率的磁流体发电机研究及空间应用奠定了基础。
  • 图  1  MHD发电原理示意图

    Figure  1.  Schematic diagrams for MHD power generation

    图  2  电子数密度随电子温度的变化[14]

    Figure  2.  Relationship between electron density and electron temperature

    图  3  直通式MHD发电系统地面试验装置示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of ground-based experiments for linear MHD power generation system

    图  4  盘式MHD发电系统地面试验装置示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of ground-based experiments for disk MHD power generation system

    图  5  盘式MHD发电试验设备照片

    Figure  5.  Photo of disk MHD power generation system

    图  6  直通式MHD发电装置不工作和工作的对比

    Figure  6.  Comparison of power generation ON and OFF for linear MHD generator

    图  7  铯原子光谱测量结果

    Figure  7.  Results of cesium spectral lines

    图  8  直通式MHD发电机输出功率

    Figure  8.  Temporal resolved results of output power for linear MHD power generator

    图  9  盘式MHD发电机输出功率

    Figure  9.  Temporal resolved results of output power for disk MHD power generator

    表  1  直通式MHD发电试验参数

    Table  1.   Operation parameters for linear MHD ground-based tests

    电弧加热器 MHD发电通道参数
    总压
    /MPa
    总温
    /K
    质量流量
    /(g·s-1)
    入口温度
    /K
    入口速度
    /(m·s-1)
    磁场强度
    /T
    0.52 3830 300 2005 1400 1
    下载: 导出CSV

    表  2  盘式MHD发电试验参数

    Table  2.   Operation parameters for disk MHD ground-based tests

    电弧加热器 MHD发电通道参数
    总压
    /MPa
    总温
    /K
    质量流量
    /(g·s-1)
    入口温度
    /K
    出口静压
    /kPa
    磁场强度
    /T
    0.52 3830 300 2005 1400 1
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-28
  • 修回日期:  2019-01-12
  • 刊出日期:  2019-10-25

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    2021年8月13日