Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Магнитогидродинамический преобразователь ( МГД преобразователь ) представляет собой электромагнитная машина без каких - либо подвижных частей , связанных с магнитной гидродинамикой , изучение кинетики из электропроводных жидкостей ( жидкость или ионизированный газа) в присутствии электромагнитных полей . Такие преобразователи действуют на жидкость, используя силу Лоренца, чтобы работать двумя возможными способами: либо как электрический генератор, называемый МГД-генератором , извлекая энергию из движущейся жидкости; или как электродвигательназываемый МГД-ускорителем или магнитогидродинамическим приводом , приводящий жидкость в движение путем ввода энергии. МГД-преобразователи действительно обратимы, как и многие электромагнитные устройства. [1]

Майкл Фарадей впервые попытался протестировать МГД-преобразователь в 1832 году. МГД-преобразователи с использованием плазмы были высоко изучены в 1960-х и 1970-х годах при большом государственном финансировании и проведении специализированных международных конференций . Одним из основных концептуальных приложений было использование МГД-преобразователей для горячего выхлопного газа на угольной электростанции , где они могли извлекать часть энергии с очень высокой эффективностью, а затем передавать ее в обычную паровую турбину . Исследования почти прекратились после того, как было решено, что электротермическая нестабильность сильно ограничит эффективность таких преобразователей при использовании сильных магнитных полей [2].хотя решения могут существовать. [3] [4] [5] [6]

Магнитогидродинамические преобразователи с перекрещенными полями (линейные типа Фарадея с сегментированными электродами). A: МГД-генератор. B: МГД-ускоритель.


Магнитогидродинамические преобразователи с перекрещенными полями

(линейный тип Фарадея с сегментированными электродами)

A: МГД-генератор. B: МГД-ускоритель.

Производство электроэнергии MHD [ править ]

Основная статья: Магнитогидродинамический генератор

Магнитогидродинамический генератор является преобразователем МГД , который преобразует кинетическую энергию из электрический проводящей жидкости, в движении относительно постоянного магнитного поля, в электричество . В 1960-х годах МГД-генерация энергии подвергалась обширным испытаниям с использованием жидких металлов и плазмы в качестве рабочих жидкостей. [7]

По сути, плазма устремляется вниз по каналу, стенки которого снабжены электродами. Электромагниты создают однородное поперечное магнитное поле внутри полости канала. Затем сила Лоренца воздействует на траекторию входящих электронов и положительных ионов, разделяя противоположные носители заряда в соответствии с их знаком. Поскольку отрицательные и положительные заряды пространственно разделены внутри камеры, на электродах может быть восстановлена разность электрических потенциалов . В то время как работа извлекается из кинетической энергии поступающей высокоскоростной плазмы, жидкость во время процесса замедляется.

Двигательная установка MHD [ править ]

Основная статья: Магнитогидродинамический привод

Магнитогидродинамическое ускоритель представляет собой МГД - конвертер , который придает движение электрически проводящей жидкости первоначально в состоянии покоя, с помощью перекрестного электрического тока и магнитного поля , и применяться в жидкость. Двигательная установка MHD в основном испытывалась на моделях кораблей и подводных лодок в морской воде . [8] [9] С начала 1960-х годов также продолжаются исследования аэрокосмических применений МГД в двигательных установках и управлении потоком самолетов для обеспечения гиперзвукового полета.: воздействие на пограничный слой для предотвращения превращения ламинарного потока в турбулентный, смягчение или подавление ударной волны для терморегулирования и уменьшения волнового сопротивления и сопротивления формы, управление входным потоком и снижение скорости воздушного потока с помощью секции МГД-генератора перед ГПВРД или турбореактивным двигателем для расширения их режимов при более высоких числах Маха в сочетании с МГД-ускорителем в выхлопном сопле, питаемым от МГД-генератора через байпасную систему. Также проводятся исследования различных конструкций электромагнитных плазменных двигателей для освоения космоса . [10] [11] [12]

В МГД-ускорителе сила Лоренца ускоряет все носители заряда в одном направлении независимо от их знака, а также нейтральные атомы и молекулы жидкости посредством столкновений. Жидкость выбрасывается назад, и в качестве реакции автомобиль ускоряется вперед.

См. Также [ править ]

  • Плазма (физика)
  • Список статей по плазме (физике)
  • Сила Лоренца
  • Электротермическая нестабильность

Ссылки [ править ]

  1. ^ Пети, Жан-Пьер (1983). Барьер тишины (PDF) . Приключения Арчибальда Хиггинса. Savoir Sans Frontières.
  2. ↑ Велихов, Е.П .; Дыхне АМ; Шипук, И. Я. (1965). Ионизационная неустойчивость плазмы с горячими электронами (PDF) . 7-я Международная конференция по ионизационным явлениям в газах. Белград, Югославия.
  3. ^ Шапиро, GI; Нельсон, AH (12 апреля 1978 г.). «Стабилизация ионизационной неустойчивости в переменном электрическом поле». Письма в журнал технической физики . 4 (12): 393–396. Bibcode : 1978PZhTF ... 4..393S .
  4. ^ Мураками, Т .; Okuno, Y .; Ямасаки, Х. (декабрь 2005 г.). «Подавление ионизационной неустойчивости в магнитогидродинамической плазме путем взаимодействия с радиочастотным электромагнитным полем» (PDF) . Письма по прикладной физике . 86 (19): 191502–191502.3. Bibcode : 2005ApPhL..86s1502M . DOI : 10.1063 / 1.1926410 .
  5. ^ Petit, J.-P .; Джеффри, Дж. (Июнь 2009 г.). «Неравновесные плазменные неустойчивости» . Acta Physica Polonica . 115 (6): 1170–1173. Bibcode : 2009AcPPA.115.1170P . DOI : 10,12693 / aphyspola.115.1170 .
  6. ^ Petit, J.-P .; Доре, Ж.-К. (2013). «Устранение электротермической неустойчивости Велихова изменением значения электропроводности стримера путем магнитного удержания» . Acta Polytechnica . 53 (2): 219–222.
  7. ^ Haines, MG; Макнаб, И.Р. (1974). «Магнитогидродинамическая динамика мощности» (PDF) . Физика в технике . 5 (4): 278–300. Bibcode : 1974PhTec ... 5..278H . DOI : 10.1088 / 0305-4624 / 5/4 / I03 .
  8. Перейти ↑ Dane, Abe (август 1990). "Реактивные корабли со скоростью 100 миль в час" (PDF) . Популярная механика . С. 60–62 . Проверено 4 апреля 2018 .
  9. ^ Нормил, Деннис (ноябрь 1992 г.). «Сверхпроводимость уходит в море» (PDF) . Популярная наука . Bonnier Corporation. С. 80–85 . Проверено 4 апреля 2018 .
  10. ↑ Шерман, А. (январь 1963 г.). Магнитогидродинамический движитель (PDF) (Отчет). Управление научных исследований ВВС.
  11. ^ Картер, AF; Уивер, WR; Mcfarland, DR; Wood, GP (декабрь 1971 г.). Разработка и начальные рабочие характеристики установки линейного плазменного ускорителя (PDF) мощностью 20 мегаватт (Отчет). Исследовательский центр Лэнгли: НАСА. ЛВП : 2060/19720005094 .
  12. ^ Личфорд, Рон Дж .; Линберри, Джон Т. (май 2008 г.). Магнитогидродинамический эксперимент с усиленной двигательной установкой . Ежегодное техническое собрание. Яманакако, Япония: Японское общество МГД. ЛВП : 2060/20080033025 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Саттон, Джордж В .; Шерман, Артур (июль 2006 г.). Инженерная магнитогидродинамика . Дуврское строительство и машиностроение. Dover Publications. ISBN 978-0486450322.
  • Вейер, Том; Шатров Виктор; Гербет, Гюнтер (2007). «Управление потоком и движение в плохих проводниках». В Молоков, Сергей С .; Moreau, R .; Моффатт, Х. Кейт (ред.). Магнитогидродинамика: историческое развитие и тенденции . Springer Science + Business Media. С. 295–312. DOI : 10.1007 / 978-1-4020-4833-3 . ISBN 978-1-4020-4832-6.