在磁流體發(fā)電機(jī)中,為了提高工質(zhì)電導(dǎo)率,通常需要加入少量低電離電位的堿金屬,即種子。前期研究表明,在一定工況下存在最佳種子份數(shù)使發(fā)電機(jī)性能最優(yōu)。本文通過(guò)非穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)一維數(shù)值模擬,研究了盤(pán)式磁流體發(fā)電工質(zhì)電離、等離子體流動(dòng)和發(fā)電機(jī)性能特性,獲得了熱源參數(shù)和磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)最佳種子份數(shù)影響的變化規(guī)律,提出較寬最佳種子份數(shù)變化范圍的調(diào)控方法。模擬結(jié)果表明,對(duì)于所給定的發(fā)電通道,在熱源條件一定時(shí),隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度增加,最佳種子份數(shù)及其變化范圍減小,種子流量的控制越精確。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí),隨著熱源滯止壓力降低,最佳種子份數(shù)幾乎保持不變,而且,最佳種子份數(shù)的變化范圍增大,降低了種子流量控制的要求。另外,磁感應(yīng)強(qiáng)度越低,在較低的熱源滯止壓力條件下,最佳種子份數(shù)變化范圍越寬。 

【文章來(lái)源】：電工電能新技術(shù). 2020,39(11)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

等離子體馬赫數(shù)沿徑向分布

盤(pán)式磁流體發(fā)電機(jī)采用加入少量低電離電位的堿金屬(稱(chēng)為種子)的惰性氣體作為工質(zhì)。通過(guò)增強(qiáng)種子電離，實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率，可以在相對(duì)較低的惰性氣體溫度下高效地運(yùn)行盤(pán)式磁流體發(fā)電機(jī)。種子份數(shù)(種子與惰性氣體的摩爾比)是盤(pán)式磁流體發(fā)電機(jī)的重要參數(shù)之一。關(guān)于種子份數(shù)的影響，從準(zhǔn)一維[10]、二維[11]和三維[12]的角度分別討論了種子份數(shù)隨時(shí)間變化和在平面內(nèi)及空間內(nèi)種子份數(shù)的不均勻性對(duì)等離子體行為及其發(fā)電機(jī)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，種子份數(shù)在接近最佳條件時(shí)，等離子體結(jié)構(gòu)幾乎是均勻的，但在遠(yuǎn)離最佳值的情況下，由于種子材料的部分電離，觀察到了非均勻、不穩(wěn)定的等離子體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致等離子體流動(dòng)特性不均勻而顯著降低發(fā)電機(jī)的性能。這表明，加種子等離子體的盤(pán)式磁流體發(fā)電機(jī)在一定工況下運(yùn)行時(shí)，種子份數(shù)的高低對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能有著直接影響。通常，加種子等離子體的盤(pán)式磁流體發(fā)電機(jī)對(duì)種子份數(shù)要求精確。前期數(shù)值模擬[10-12]和實(shí)驗(yàn)研究表明[13-19]，加種子等離子體的盤(pán)式磁流體發(fā)電機(jī)在一定工況下存在最佳種子份數(shù)，使發(fā)電機(jī)性能最優(yōu)。同時(shí)，發(fā)電機(jī)性能對(duì)種子份數(shù)非常敏感，發(fā)電機(jī)最優(yōu)性能所需的種子份數(shù)變化范圍非常窄，不利于發(fā)電機(jī)變工況運(yùn)行。本研究采用非穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)一維數(shù)值模擬，通過(guò)研究盤(pán)式磁流體發(fā)電機(jī)工質(zhì)電離、等離子體流動(dòng)和發(fā)電機(jī)性能特性，分析熱源參數(shù)和磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)最佳種子份數(shù)影響的變化規(guī)律，提出較寬種子份數(shù)變化范圍的調(diào)控方法。

盤(pán)式發(fā)電機(jī)的數(shù)值計(jì)算區(qū)域和計(jì)算條件如圖2和表1。徑向(r)從噴嘴入口到陰極出口。對(duì)于入口邊界條件，噴嘴入口處滯止壓力和滯止溫度固定，氣體的狀態(tài)參數(shù)滿(mǎn)足等熵關(guān)系，并設(shè)氣體切向速度為零;噴嘴入口電子溫度設(shè)為3 000K[20]。對(duì)于出口邊界條件，指定陰極出口為自由流出。流場(chǎng)分析區(qū)域與電磁場(chǎng)分析區(qū)域一致，整個(gè)分析區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻分布，沿z向。假設(shè)壁面溫度500 K[20]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]蓄電池-超級(jí)電容混合儲(chǔ)能系統(tǒng)性能優(yōu)化[J]. 柴秀慧,張純江,柴建國(guó),李艷,剛磊.  電工電能新技術(shù). 2019(09)
[2]一種無(wú)鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)阻尼的虛擬同步發(fā)電機(jī)[J]. 杜燕,趙韓廣,張顯創(chuàng),蘇建徽,楊向真,賴(lài)紀(jì)東.  電工電能新技術(shù). 2019(07)



本文編號(hào)：3311174