超导磁流体推进技术—动装22页PPT
《磁流体发电简述》课件
磁流体发电的技术瓶颈与挑战
• 系统集成与优化技术：如何将各个组件高效集成 并优化系统性能，降低制造成本是另一大挑战。
磁流体发电的技术瓶颈与挑战
03
技术更新换代
成本控制
环境保护
随着科技发展，磁流体发电技术需要不断 更新换代以满足更高的能源需求。
实验结果与分析
结果分析
实验结果表明，磁流体发电机的性能受到多种因素的影响，包括磁场强 度、流体温度和流速等。
通过调整实验参数，可以优化磁流体发电机的性能，提高其发电效率。
模拟研究与结果分析
01
模拟方法
02
使用数值模拟软件，如ANSYS Maxwell或COMSOL
Multiphysics等，建立磁流体发电机的数学模型。
《磁流体发电简述》ppt课件
目录
• 磁流体发电的基本原理 • 磁流体发电的应用 • 磁流体发电的发展现状与前景 • 磁流体发电的实验研究与模拟 • 结论与展望
01
磁流体发电的基本原理
磁流体发电的定义
• 磁流体发电：利用高温、高速的导电流体在磁场中受 到洛伦兹力作用而产生的电动势进行发电的技术。
磁流体发电能够为航天器提供高 效、可靠的能源，尤其在深空探 测任务中，能够确保能源的持续 供应。
推进系统优化
磁流体发电技术也可应用于航天 器的推进系统，提高推进效率， 减少推进剂的消耗。
磁流体发电在工业领域的应用
高效能源利用
磁流体发电技术能够提高工业生产过 程中的能源利用效率，降低能耗和生 产成本。
降低磁流体发电成本，使其在市场上更具 竞争力是当前的重要任务。
随着环保意识的提高，如何实现磁流体发 电的环保生产也是一大挑战。
超导磁流体推进技术—动装
结语：
磁流体技术作为新出现的动力装置 技术，近些年取得一定的发展，但是还 不足以灵活应用，还有一些问题，相信 不久在诸多科学家研究下能突破瓶颈， 使其成为未来的最主要动力装置。
开端：70年代，七〇二所曾经研究过常规导体的磁 流体推进技术（推进效率极低）
近年成果：
• 超导磁流体推进器回路试验装置的研制 • 螺旋式磁流体推进试验船－“HEMS-1”的研制 • 中日高场强磁流体推进器的试验研究
中国洛神号超导磁流体潜艇试车重 大突破,领先世界。超导电磁流体推进是 把电能直接转换成流体动能，以喷射推 进取代传统螺旋桨推进的新技术，它具 有低噪音和安全性等特点，在特殊船舶 推进应用中具有重大价值。中科院从 1996年开始超导磁流体推进技术的研究， 研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁 流体推进实验船，2000年获中科院科技 进步二等奖。建成了用于磁流体推进器 水动力学研究的海水循环试验装置和用 于试验船综合性能研究的航试水池。
磁流体动力装置技术的特点
操作灵活：
通过改变磁流体推进器中电极的极性或电流的大小即 可改变推力的方向或推力的大小，而改变电极的极性或电 流的大小较机械逆转或变速更容易实现，并容易做到平滑 调速，从而提高了舰船的灵活性，改善了舰船的操纵性能。
磁流体动力装置技术的特点
缺点：
• 当前技术水平下成本高、速度慢； • 需大型发电机，增加船只重量。
磁流体推进原理简图
结构简图
超导磁流体推进器的组成及结构形式
主要组成
超导磁体 通道 电极 电源和控制测量系统
超导磁流体推进器的组成及结构形式
线形通道磁流体推进器
结构形式
螺旋形通道磁流体推进器
环形通道磁流体推进器
应用船舶主要构成部分
《磁流体发电简述》PPT课件
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磁流体发电其原理图如下所示
原理：经高温电离了的等 离子体气体，高速通过磁场时， 在洛伦兹力作于下，正离子会 向左面电极偏转，负离子会向 右面电极偏转。从而在两极间 形成电势差，向外界提供可资 利用的电动势。
特点：磁流体发电只须进 行一次性的能量转换,即可发 电。从发电机中出来的热气流 还可以进行传统的二次发电， 比传统发电机效率大为提高。 因此，它是目前许多国家都在 积极研制的一项高新技术。
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磁流体发电示意图
磁流体发电
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磁流体发电技术
技术：在磁流体发电机中，气流的温度 高达2000～3000K,气流喷射的速度可达800米/ 秒~1000米/秒。
为了使磁流体具有足够的电导率，需在高 温和高速下，加上钾、铯等碱金属和加入微量 碱金属的惰性气体(如氦、氩等)作为工质，来 提高电离度。然而这些离子具有强腐蚀性。
磁流体发电简述
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磁流体发电简述
• 前言 • 磁流体发电的历史 • 磁流体发电原理与技术 • 磁流体发电装置系统构成 • 磁流体发电优点 • 磁流体发电的前景展望
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前言
能源问题是21世纪世界面临 的重大问题之一。能源的开发利 用不仅为人类带来了文明和繁荣， 也为人类的生存环境带来了巨大 的灾难，所造成的温室效应、酸 雨、臭氧层空洞、生态失衡以及 核燃料污染等问题严重威胁着人 类的生存。因此，为实现可持续 发展，开发新的能源种类、研究 节能新技术、探讨能源与环境的 关系已成为世界瞩目的课题。 “物理学——研究物质、能量和 它们的相互作用的学科——是一 项国际事业，它对人类未来的进 步起着关键的作用。
超导磁流体推进器
追求卓越
我国的新概念核潜艇
中国洛神号超导磁流体潜艇试车
厚德博学
追求卓越
（一）形体和内置设备以及分布状况 这种磁流体推进器潜艇是内置式，六连环螺旋直流体推进器为装置， 将部分参照俄罗斯K级（“基洛”877-636）型艇，以及美国的“弗吉尼 亚”级核潜艇，还有法国“红宝石”核潜艇的各方面的特点，在此基础上 也凝聚中国的设计人员的智慧和力量，所以说，它是世界上最先进、最前 卫、最具有战斗力的未来潜艇。 指挥台围壳采用矩形的双轴线结构，两侧及围壳、舵内壳采用最新的 高强度塑钢，它的承受力比目前的潜艇钢高出三倍以上，从理论上说，最 深深度可达800―1000米。当然这只是处于实验阶段。外壳敷设无缝绝缘 吸声材料。 内部设置也基本参照“弗吉尼亚”级滴水型攻击艇。试验艇内壁有武 备舱、指挥舱、电池舱、发电机舱、操纵舱和磁流体推进器舱。另外装有 一个球型声纳基阵，艏舱布置六具潜艇垂直发射筒，是作为战略武器的一 部分。四具鱼雷发射管向两舷外偏与轴线成10°夹角，以增加发射扇面并 有利于发射后的规避。 该艇可以发射鱼雷、反舰导弹、潜对空导弹、水雷之外，还可以操作
厚德博学 追求卓越
深度；而尾升降舵用于产生纵倾或保持已有的纵倾角。有的潜艇没有首升降舵 ，而改设指挥台围壳水平舵。其缘故是围壳舵比首升降舵能更好地在各方向上 保持潜艇良好稳定性。为了使潜艇航行稳定，一般潜艇艇尾还设有垂直稳定翼 和水平稳定翼。 目前，潜艇在概念试验阶段还存在操纵性上有不安全因素，譬如高速航 行时，会产生急剧增减航速或突然改变航向、深度，极易出现纵、横摇摆及埋 首现象。而发生卡舵时，潜艇则会很快超深下沉。为了从根本上解决操纵性问 题，打算将磁流体推进器与舵设备同时装设在潜艇上，当潜艇静止或低速航行 时，采用喷水推力操纵，而高速航行时则将舵设备与推进器混合使用，可最大 限度的消除舵设备的惯性作用，保持稳定运动。同时，自动化的操纵控制技术 还将使操艇人员能够象驾驶飞机一样操纵潜艇。 说到威胁力，磁流体推进潜艇对于2l世纪的潜艇设计师和建造师来说，具 有极大的吸引力。因为这种全新的推进方式将使潜艇在战术、技术性能上发生 质的飞跃。只要艇员的身体素质和艇内的生活用品允许，磁流体潜艇将拥有无 限的续航力和自持力；只要艇体强度承受得住，又可在任意深度航行；更为重 要的是，这种潜艇具有空前的的安静性和水下高速航行、高速机动能力，成为
超导磁流体推进器
超导磁流体推进器我国代号为“洛神”的“超导磁流体推进器”潜艇研制已经取得了重大突破，开始进入试车定型阶段。
我国是个海洋大国，随着大洋经济的到来，我们越来越意识到海洋的重要性。
但是由于我国的海军建设一直以来都是以近岸防御为主，而对保护稍远的海上利益却显得有些力不从心。
于是大力发展远洋海军，对中国来说是势在必行。
可是，一味追赶，一味模仿外国海军的模式,总令中国头头脑脑们陷入极大的被动。
于是在90年代初期，由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责，一个称为“剑鱼”（99工程）的计划实施了，其实质便是超导技术在海军舰艇方面的应用研究。
从开始研制到今天试车成功这十几年时间里，我们的科学家们可谓是创造了人类的一个奇迹。
下面我们就以下几个方面对我国的新型潜艇进行了解：中国“洛神”超导磁流体推进器潜艇90年代初期，由中国科学院电工所与中国舰船研究院负责，一个称为“剑鱼”（99工程）的计划实施了，其实质便是超导技术在海军舰艇方面的应用研究。
从开始研制到今天试车成功共花费这十几年时间.1、外型：当初分别参照了俄罗斯K级（“基洛”877-636）型艇，以及美国的“弗吉尼亚”级核潜艇，还有法国“红宝石”核潜艇作为新舰风洞模型。
然而这些在以前的动力装置下，被喻为世界顶尖的水滴型设计的外型，在以超导磁流体作为动力的风洞实验中，其钝型的舰首在高速行驶下会与海水形成一个酷似音障的水障，因此大大影响了航速。
于是，凝聚着中国的设计人员的智慧和力量的鱼形外型出现，并近乎完美的通过了风洞试验。
其首部与尾部各有一对升降舵，在使用中，首升降舵主要用于产生正、负升力，改变或稳定航行深度；而尾升降舵用于产生纵倾或保持已有的纵倾角。
两侧及围壳、舵内壳采用最新的高强度塑钢，它的承受力比目前的潜艇钢高出三倍以上，下潜最深深度可达800―1000米。
而船体则包裹着一层由特殊材料制成的弹性“皮”称为“无回声蒙皮”，这种皮使艇壳对于声纳波几乎无反射.2、动力：“超导磁流体推进”作为一个非常复杂的课题，它由几个部分构成：A、蓄电池舱：作为备用能源，磁流体推进器仍须装备一定数量的蓄电池，该舱*近艇的中部指挥舱下层空间。
超导磁流体推进技术—动装共24页
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
超导磁流体推进技术—动装
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
超导磁流体推进新技术
超导磁流体推进新技术从船被“造”出来的第一天起，人们就没有停止思考怎样让它更好的“前进”……寻找可借之力据船史学家考证，距今约一万年前，人类就开始使用篙、短桨和橹等工具，驱驶着独木舟、木排以及皮筏等原始船只在水中航行。
大约在5000年前，埃及、腓尼基和巴比伦就出现了装桨的船只，靠众多奴隶划桨航行。
这是船舶发展史上最早的推进方式：肌肉加木桨。
公元前3000年，古希腊人首次使用了帆，利用风力驱动船只前进，这便是船舶的又一种推进方式：风力加船帆。
然而，在此后长达3500年的时间里，木桨一直仍是船舶最主要的推进器。
尽管在一些桨船上也挂有简易的横帆，但那只是辅助动力，如图2。
纯粹用帆作为推进器的船舶直到16世纪以后才开始普及，然后，风帆航海时代延续了将近300年。
18世纪下半叶，英国人瓦特发明了蒸汽机，随之带来了船舶动力的革命，而机动篙、机动划桨、明轮及螺旋桨等动用新动力的新型推进器设计相继出现。
就19惜纪卜半叶蒸汽机的性能及工业条件而言，无疑明轮最为适宜，它由安装在船舷或船尾的大转轮旋转打水推动船舶。
因为巨大的叶轮一半暴露在水面之外一目了然，人们称之为“轮船”，而这一称呼一直沿用到了现在，如图3。
明轮风光了百余年，但在风浪下叶轮的桨板会完全露出水面而形成空转、导致主机“飞车”自毁，而桨板又极易受损坏。
因此，19世纪中叶以后，远洋船舶不得不寻找推进“新秀”——螺旋桨。
使用螺旋桨的想法由来已久，如图4。
有人认为早在15世纪，达芬奇就提出了类似构想，而另一种说法则认为一位叫伯努力的瑞士人于1752年的某天，因观看一木匠干活，而受螺丝钉的启发提出了螺旋桨的设想。
遗憾的是，当时没有蒸汽机，所以直到80年后(1838年)英国人史密斯才研制出世界上第一艘螺旋桨船“阿基米德”号。
船上的那只螺旋推进器是一只“长尾巴”一样的木制单螺纹蜗杆，最初试航时，达到了约4节航速。
然而，一次偶然的螺杆断裂却证明螺旋越少、航速越高，断杆竟然跑出了13节的航速。
超导介绍及应用ppt课件
图8 超导量子干涉仪
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失 超
Ic(V) I
时所输送的电流。
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三、超导体的物理特性
(1)零电阻现象(Zero Resistance)
(a) T>Tc在超导环上加磁场 (b) T<Tc圆环转变为超导态
(c) 突然撤去外电场，超导环中产生持续电流 课件部分内容来源于网络，如有异
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目
录
• 一、超导现象的发现 • 二、三个重要的物理参数 • 三、超导体的物理特性 • 四、超导的微观机制(BCS理论) • 五、超导技术的应用 • 六、高温超导体的发现 • 七、超导材料 • 八、结束语
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正常态
Hc(0)
超导态
有经验公式：
Hc(T)=Hc(0)(1-T
2 2 /Tc )
Tc
T
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临界电流
V 超导体无阻载流的能力 也是有限的，当通过超导体 中的电流达到某一特定值时， 又会重新出现电阻，使其产 生这一相变的电流称为临界 电流，记为Ic。目前，常用 电场描述Ic(V) ，即当每厘米 样品长度上出现电压为1V
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（2）超导技术在交通运输方面的应用
高温超导磁悬浮实验 车“世纪号”
日本超导磁悬浮列车 MAGLEV
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超导磁分离技术演示ppt课件
超导磁分离技术
近年来，国内加紧开始研制工业型超导磁 选机，如山东华特磁电科技股份有限公司、 潍坊新力超导磁电科技有限公司与中国科学 院高能物理研究所合作研制的双筒式超导磁 选机，目前已在在工业上开始试用、推广。
超导磁分离技术
超导磁分离技术
超导磁分离技术
超导磁分离技术
超导磁分离技术
超导磁分离技术
超导磁分离技术
六十年代后期，开始兴起利用磁分离设备 进行高岭土提纯的应用研究。1969 年，美国 Huber粘土公司正式投入运行第一台高梯度磁 分离装置，取得了良好的应用效果，磁分离 技术的应用在这一领域充分展示了其优越性。 但由于常规磁体饱和的限制磁场一般不能高 于2T，这使得了高岭土的提纯效果在一定程 度上受到了限制。
超导磁分离技术
七十年代起，随着超导磁体技术的发展， 超导磁分离设备逐渐发展成熟并应用到高岭 土提纯工业中。超导磁分离技术能产生极高 的场强，使得其在应用过程中能极大地提高 高岭土的提纯度，提升高岭土的行业经济价 值。
超导磁分离技术
国内方面，中国科学院电工研究所自 1985 年起即开始研究超导磁分离技术及其应 用；1987年研制成功一台超导高梯度磁分离 装置。在高岭土提纯方面，中国科学院于 1987年起开始了高岭土提纯用超导高梯度磁 分离工业样机的科研项目。
超导磁分离技术
超导磁分离技术
2005年，中国科学院电工研究所在其研 制的传导冷却高温超导磁体系统上对钢厂的 污水进行了磁分离净化试验，试验结果表明 这一系统对钢厂污水中氧化铁杂质的磁分离 效果比常规磁体系统有明显提升。
超导磁分离技术
谢谢观看！
小组成员：张婷 张红丽 严仪昀
超导磁分离技术
磁分离技术是一种将物质进行磁场处理的技术， 随着磁体技术的发展，磁分离技术也尽力了四大发 展阶段——弱磁选、强磁选、常规高梯度磁选以及 超导磁选阶段。超导磁分离技术是七十年代初发展 起来的新兴技术，其采用超导磁体代替磁分离装置 中的常规磁体，在矿石选矿、燃煤脱硫、工业和生 活污水处理等方面都已有了广泛的研究和应用。作 为一种能够发挥巨大经济效益的、洁净节能的新兴 技术，超导磁分离技术的应用研究具有重大社会意 义。
磁流体力学PPT课件
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所以洛仑兹力
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洛仑兹力在与磁场垂直的平面内，第一项是为压强力，第二项是磁场应力。 横向压强力的存在说明磁力线在横向上互相排斥。磁场应力则表明磁力线 弯曲会产生一个指向曲率中心的回复力，类似橡皮棒被外力弯曲的情形。
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磁场垂直方向电导率降低 出现垂直于电场、磁场的霍尔电流
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§3.1 磁流体力学方程组 §3.2 磁压力和磁张力 §3.3 磁冻结和磁扩散 §3.4 均匀定磁场中的漂移
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磁场 B 中的电流 j 会受到洛仑兹力作用 f ＝ j x B， 而根据麦克斯韦方程有
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等离子体的电导率张量
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若E＝Eex，有 j＝σE*
磁场平行方向电导率不变
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