磁流体推进技术概述
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
磁流体推进器原理
磁流体推进器原理磁流体推进器（Magnetohydrodynamic Propulsion，MHD）是一种利用磁场作用在电离气体中产生推力的推进技术。
它能够在真空中无需使用传统的推进剂，而利用气体的电离状态进行推进。
磁流体推进器拥有许多独特的优点，因此在太空探索和航天领域引起了广泛的关注。
磁流体推进器的工作原理基于磁流体力学的理论。
当电离气体中的自由电子受到磁场约束时，它们会受到洛伦兹力的作用而产生运动。
通过合理地设计磁场结构和电离气体的流动状态，可以使电离气体中的电子流动形成推进力，从而驱动太空器或飞行器进行推进。
磁流体推进器可以根据其推进方式的不同分为直线型和脉冲型。
直线型磁流体推进器是连续供应电离气体，通过不断地加速气流来产生推进力。
脉冲型磁流体推进器则是在短时间内释放大量的电离气体，产生瞬时的推进力。
这两种推进方式各有优势，可以根据具体的任务需求进行选择。
在实际应用中，磁流体推进器需要解决一些挑战。
首先是电离气体的供应和控制问题。
为了维持推进器的正常工作，需要持续地提供足够的电离气体，并且要能够精确地控制其流动状态。
其次是磁场的设计和控制。
合理地设计磁场结构可以提高推进效率和稳定性，但是也需要考虑能源消耗和系统复杂性等因素。
磁流体推进器在太空探索和航天领域具有广阔的应用前景。
首先，它可以作为主要推进系统，用于提供足够的速度和能量来到达目的地。
其次，磁流体推进器也可以作为辅助推进系统，提供微小调整和修正的能力。
此外，由于磁流体推进器无需传统的推进剂，可以减轻整个系统的重量和体积，提高有效载荷比例。
总之，磁流体推进器作为一种创新的推进技术，具有许多独特的优势和应用前景。
通过深入研究其工作原理和解决相关技术问题，我们可以进一步推动磁流体推进器的发展，并为太空探索和航天领域带来更多的突破和创新。
磁流体技术及发展方向综述
磁流体技术及发展方向综述磁流体技术（Magnetorheological Fluid Technology）是一种利用磁场调控流体性质的新兴技术。
磁流体是由微米级的磁性颗粒悬浮在稳定的基础液体中而形成的，通过外加磁场的调控，可以使磁流体在磁场的作用下发生形变，从而改变其流变性质。
磁流体技术具有快速响应、可调性强、能量消耗低等优势，因此在多个领域有着广泛的应用前景。
磁流体技术最早应用于阻尼器方面。
在汽车、建筑和桥梁等领域，磁流体阻尼器可以根据实际需要实现不同的阻尼效果，从而提高结构的抗震性能。
此外，磁流体技术还可应用于振动控制、减震减振、精密仪器等领域。
例如，在航空领域，磁流体技术可以用于调节飞机尾翼的阻力，提高飞机的机动性能和稳定性。
随着磁流体技术的不断发展，其应用范围也在不断扩大。
磁流体悬浮技术是其中一个研究热点。
磁流体悬浮技术利用磁流体的流变性质，可以实现物体的悬浮和运动控制。
在交通运输领域，磁流体悬浮列车已经成为一种高速、平稳、节能的交通工具。
磁流体悬浮技术还可以应用于磁悬浮轴承、磁悬浮风力发电等领域，具有很大的发展潜力。
另一个研究方向是磁流体复合材料。
通过将磁流体与其他材料复合，可以获得具有磁流体性质的新型材料。
这种材料不仅具有磁流体的流变性质，还具备其他材料的特性，例如强度、导电性等。
磁流体复合材料在电磁波屏蔽、电磁传感器等领域有着广泛的应用前景。
未来磁流体技术的发展方向主要集中在以下几个方面。
首先，磁流体技术的应用领域将继续扩大。
随着磁流体技术的进一步成熟，其在航空、航天、能源、医疗等领域的应用将更加广泛。
其次，磁流体技术在性能上还有待进一步提高。
目前，磁流体的流变性质主要受到其粒径和浓度的影响，因此需要进一步研究和改进磁流体的制备工艺和性能调控方法。
此外，磁流体技术还可以与其他新兴技术相结合，例如纳米技术、智能材料等，实现更加精准的控制和应用。
磁流体技术作为一种新兴的技术，具有广泛的应用前景。
科技成果——磁流体推进技术
科技成果——磁流体推进技术技术开发单位中科院电工研究所项目简介该技术是利用海水通过磁场而产生的电磁力来推动海洋装置前进的新技术，它取代了传统螺旋桨、轴系、减速齿轮等结构，极大地降低了噪声；推进器的磁体、电极等是相对静止的固定装置，不受旋转机械极限功率的限制，可制造超大功率的高速海水推进器，理论航行速度可达150节。
操作简便灵活，改变电极电流的方向和大小就可以改变推进装置推力的方向及大小，空间布局灵活，推进器安静舒适。
目前，已研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁流体推进试验船HEMS-1号，船长为3.2米，排水量约1吨，可搭乘1人，中心磁场为5特斯拉，采用不锈钢镀铂电极，推力可达40-50牛顿，船速2节。
该成果获中国科学院2000年科技进步二等奖。
应用范围低噪音海洋环境勘察、海洋观光旅游。
项目所处阶段实验室研究。
市场前景世界游轮协会资助完成的一项研究显示，美国人口中有12.3%的人曾经乘坐过游轮，每年还有数以百万的人加入到这个队伍中来；超过6800万的美国人希望乘坐游轮，超过4300万人确定会成行，这意味着潜在的游轮度假市场至少达到570亿美元，最高可能达到850亿美元。
我国自1976年9月日本国际游轮珊瑚公主号首次停靠大连港，访问中国沿海港口的游轮数量逐年上升。
据《2010-2011中国邮轮发展报告》，2010年乘坐游轮赴海外旅游的出入境大陆游客达到79万人次，比上年增长20.1%。
同时还有正在兴起的游艇项目，可见我国市场发展潜力巨大。
应用磁流体推进技术，可形成海上观光游轮、游艇，海底观光的水下推进器，实现广大民众的海底观光愿望。
磁流体推进技术噪音低、环保，对水下生物影响小，是一种环保、绿色的海洋观光技术。
合作方式技术转让、技术入股、合作开发。
磁流体推进器原理
磁流体推进器原理
磁流体推进器是一种利用磁场和流体相互作用产生推进力的推进装置。
其原理基于磁流体力学和电磁场理论，通过控制磁场和流体的相互作用，实现推进器的推进效果。
磁流体推进器的原理可以分为磁流体力学原理和电磁场原理两个方面来进行解析。
首先，从磁流体力学原理来看，磁流体推进器利用磁场对流体的作用力来产生推进效果。
当流体通过磁场时，磁场会对流体施加一个力，这个力称为洛伦兹力。
洛伦兹力的大小和方向取决于流体的速度、磁场的强度和流体的电荷状态。
通过合理设计磁场的分布和流体的流动状态，可以实现对流体施加的洛伦兹力达到推进效果的目的。
其次，从电磁场原理来看，磁流体推进器利用电磁场的作用来控制流体的运动状态，从而实现推进效果。
通过在流体中施加电流，可以产生磁场，而改变电流的大小和方向可以控制磁场的分布和强度。
通过控制磁场的分布和强度，可以实现对流体施加的力的调节，从而实现推进效果。
综合以上两个原理，磁流体推进器的工作原理可以简单概括为，通过控制磁场和流体的相互作用，实现对流体的推进效果。
在实际应用中，磁流体推进器可以通过改变磁场的分布和强度，控制流体的流动状态，从而实现推进器的推进效果。
磁流体推进器的原理具有许多优点，例如推进效率高、推进噪音小、对环境无污染等。
因此，在航天、船舶、飞机等领域都有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，磁流体推进器的原理也在不断完善和改进，相信在未来会有更多的创新和突破，为人类的科技发展做出更大的贡献。
超导磁流体推进技术
超导磁流体推进技术
佚名
【期刊名称】《船电技术》
【年(卷),期】2018(38)7
【摘要】传统机械传动类推进器（如螺旋桨、水泵喷水推进器等）主要使用机械
动力作为推力，但传统推进器具有机械振动强、噪音大、隐蔽性差等缺点。
磁流体推进器是利用局部空间内海水中电流与磁场间的相互作用力使海水运动而产生推进力的一种新型推进装置，可用于船舶、鱼雷、潜艇等水中作业工具。
由于其具有振动小、噪声低、操作灵活等优点，因此在潜艇等军事单位方面极具研究和应用价值。
【总页数】4页(PJ0001-J0004)
【关键词】磁流体推进器;喷水推进器;技术;超导;机械传动;机械振动;相互作用力;推进装置
【正文语种】中文
【中图分类】U664.3
【相关文献】
1.船舶磁流体推进与高温超导 [J], 李亚旭;刘晓林
2.扬弃机械运动，海水源源喷涌，超静、极速源自：超导磁流体推进新技术 [J],
雨帆
3.超导螺旋式电磁流体推进试验船(HEMS-1) [J], 沙次文;周适;彭燕;杨爱华;秦军庆
4.扬弃机械运动,海水源源喷涌,超静、极速源自:超导磁流体推进新技术 [J], 雨帆
5.船舶超导磁流体推进技术展望 [J], 王天奎;顾建民
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电驱动及电推进技术报告
燃料电池电动汽车
Lab of Electromagnetic Drive and Control
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一、磁流体推进技术
磁流体推进是近二三十年出现的一种新型推进方式， 磁流体推进是近二三十年出现的一种新型推进方式， 它是利用导电流体中的电流与磁场间的相互作用力使 导电流体运动而产生的一种推进方法。 导电流体运动而产生的一种推进方法。 当在插入电解质溶液中的电极上加上电压时， 在 当在插入电解质溶液中的电极上加上电压时 ， 两极间的电解质溶液中会产生电流。 两极间的电解质溶液中会产生电流 。 如果电流与外部 的磁场相互作用，那么， 的磁场相互作用 ， 那么 ， 电解质溶液将受到他们间产 生的电磁力的作用，力的方向遵守弗来明左手定律， 生的电磁力的作用 ， 力的方向遵守弗来明左手定律 ， 其原理如下图所示。 其原理如下图所示。
Lab of Electromagnetic Drive and Control 19
在抵抗电磁力的反作用力方面： 在抵抗电磁力的反作用力方面：
由于螺管超导磁体结构紧凑,能够更好抵抗反作用力, 这 样就可简化超导磁体的固定装置,减轻了整个超导磁体的重 量。但是,由于螺管道式推进装置中电场和磁场不能相互垂 直,同样大小的磁场和电场产生的电磁力要小于直线管道式 推进装置,并且电磁力与海水的流动方向不重合, 电磁力的效 率也要降低,海水在管道内沿螺旋线流动,增大了海水的流动 损耗,降低了推进装置的效率。由于螺管超导磁体产生的磁 场方向为装置管道的轴线方向,磁场泄漏要远远大于直线管 道式的磁场泄漏,并且由于海水流动的关系,泄漏磁场很难屏 蔽,这是螺旋管道式推进方式的一大缺点。
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直管式
1985年，日本开始了磁流体推进在船舶上实用化的研 年 并于1992年研制出“大和一号” 实验船，在海上进行 年研制出“ 究，并于 年研制出 大和一号”实验船， 了自航试验， 了自航试验，它标志着世界上第一艘无螺旋桨的磁流体推 进船的诞生。 进船的诞生。
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。
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磁流体推进的研究
姓名：娄树旗 学号：20090916 班级：04120901 专业：电子科学与技术（光电子方向） 摘要：磁流体推进是利用海水中电流与磁场间的相互作用力使海水运动而产生推力的一种推进方法，可用于船舶、鱼雷、潜艇等水中作业工具，具有振动小、噪声低、操作灵活等优良特点。
由于超导磁体的应用，目前磁流体推进技术已处于推进实用化研究阶段，大部分科学难题都已得到解决，但仍有少部分问题没有得到有效解决，比如如何完善超导材料及磁体技术。
为了能够找到克服技术难题的关键，必须从工作原理对磁流体推进技术作详细的叙述，对磁流体推进器作系统的分析和对比，从中发现线索，找到突破口。
关键词：磁流体推进；超导磁体；工作原理
一、引言：
传统的船舶动力来源一般是人力、自然力、机械力，既耗时又耗力。
现代船舶改用电力 作为推动装置，大大简化了操控过程，再加上核能发电技术的日益完善，现代船舶航行现状大为改观，船速更快，船向变化更灵敏。
而磁流体概念的诞生又为现代推进技术增加了改进的可行性。
二、磁流体推进的工作原理：
法拉第研究出电与磁的关系后，世人对电磁之间的关系产生了极大的兴趣，以至于电磁技术在短时间内得到了长足的发展。
磁流体推进技术便是电与磁相互作用的结果。
带电离子或者通电直导线在磁场中会受到力的作用，带电粒子受的力叫洛伦兹力，通电 导线受的力叫安培力。
该力与离子运动速度或者导体棒中的电流满足左手系，即伸直左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向离子运动或导体棒中电流的方向，大拇指的指向就是带电粒子或者通电直导线受到的力的方向。
磁流体推进技术就是依据以上的基本原理发展起来的。
我
们
先看一个磁流体推进简图（右图所示）。
此图为磁流体推进最简单的矩形通道
图，该矩形长、宽、高分别为L 、a 、b ，电流大小为I,
电流密度为J ，电源电动势为E ，穿过绝缘板的磁场的磁感
应强度为B ，海水受力海水F ，矩形通道受力为推F
，海水流
速为u ，船速为船v 。
=++221P v gh ρρ常量 或者 2222211121P 21P v gh v gh ρρρρ++=++ （9）（其中22
1v ρ项与流速有关，称为动压强；P 和gh ρ则称为静压强） 由伯努利方程可知：流速高的地方压力低，流速低的地方压力高。
因此当船速很高时，通道内的海水的压强会变低，通道外海水压强高于其内海水压强，这也是阻力增大的一个重要原因。
由上可知，船体受力不仅与流体电导率有关，还与流体流速有关。
通过增大流体电导率可以增大磁流体推进器的推力；通过改进船身构造和材料可以减小流体阻力， 进而实现船体的高速运行。
三、磁流体推进器分类：
前面所述磁流体模型是最简单的，属线性磁流
体推进器，科学家所研究的和实验船所采用的磁流
体推进器都要比前述模型复杂的多。
下面将对磁流
体推进器的分类作一概括。
按照通道形状可以将其分为线性、螺旋形、环
形和平板型，它们的工作原理都是一样的，但实际
效果不同。
螺旋形磁流体推进器可以分为单螺旋、双螺旋、多螺旋三种情况，这三种情况的实际作用效果也是不一样的，多螺旋磁流体推进器的效率更高，在电流相等的情况下可以提供更大的推力，但结构复杂，成本高。
环形磁流体推进器可以分为单环和多环，单环磁流体推进器的磁体还可以分为跑道型和工字型两类。
跑道型磁体漏磁比较大，磁能利用率偏低，而工字型磁体由于结构不同，漏磁较跑道型要小，磁能利用率高。
平板型磁流体推进器按磁体和电极的布局可以分为竖板和卧板两类。
竖板磁流体推进器由于地磁场的影响会产生不平衡的推力，而卧板磁流体推进器由于磁体卧置，其磁场轴线与地磁场轴线垂直，消除了地磁场的影响。
四、磁流体推进缺点剖析：
前面已经说了，磁流体推进是一项伟大的科学手段，其优点有很多，比如安静、高速运行，布局比较灵活，操作比较容易等。
但任何一项科研成果都是既有利又有弊，磁流体推进技术也不例外，它有以下几个缺点：
（1） 产生气泡
由于磁流体推进器中有两个电极，而海水又是电解质，因此，在电极处会有海水的电离，所产生的2H 和2Cl 等气体融入水中便成为气泡。
气泡进入海水中后会使海水的电导率降低，影响船的运行；另外，若气泡聚集在电极附近，则会使电极与海水接触的界面电阻增加，同样影响船速。
（2） 有噪声
前面说的安静运行只是相对的，其实磁流体推进器在工作时产生的气泡进入海水中会破裂，产生一定的噪声。
对于要求隐蔽性能很好的潜艇来说，这种缺点是致命的。
（3）漏磁现象
为了产生足够大的推力，需要有足够大的磁场，目前科学家正在尝试利用超导磁体产生强磁场的方法增大推力。
但是，任何磁体都会存在漏磁现象，而且由于磁体的不同，结构的迥异，漏磁多少不一。
漏磁会降低磁场强度，从而减小推力，影响船的正常运行。
（4）环境污染
磁流体通道产生的“合成”海水中含有NaClO等污染物，它会影响海藻、甲壳类等海洋生物的生长。
五、发展前景：
磁流体推进技术是一项先进的、前沿的、复杂的科学技术，它涉及电磁学、流体力学、电化学等多种学科，综合性强，它会成为21世纪船舶主要的动力系统。
虽然还有许多技术难题有待解决，但磁流体推进理念已经相当完善，相信随着科技的飞速发展和新技术新工艺的出现，这些技术难题一定会被攻克。
从依靠自然力推进到发明电力推进，百余年悄然走过；从磁流体理念诞生到如今磁流体推进技术的逐渐完善，短短30年见证一切。
磁流体推进技术的日新月异必将带来新的技术革命，它的意义可以与飞机的喷气推进代替螺旋桨推进相媲美。
参考文献：
[1]磁流体推进/谭作武，恽嘉陵编著·-北京：北京工业大学出版社，1999
[2]大学物理·上册/苟秉聪，胡海云主编·-北京：国防工业出版社，2009.1
[3]大学物理·下册/苟秉聪，胡海云主编·-北京：国防工业出版社，2010.1
[4]磁流体力学/吴其芬，李桦编著·-长沙：国防科技大学出版社，2007.1。