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目录 1

第一章 绪论 1

第二章 理论 J．雷德尔 6

2.1 导电气体的基本流动方程式 6

2.1.1 磁流体动力学的一般方程式 6

2.1.2 欧姆定律 9

2.1.3 一维流动方程式 10

2.1.3.1 质量、动量和焓诸通量的定义 12

2.1.3.2 诸通量的轴向变化 14

2.1.3.3 平均值的显式公式 18

2.1.3.4 一维流动方程式 19

2.1.3.5 平均值与轴向值之间的简单关系 20

2.1.4 “平均”欧姆定律 22

2.2 工质性能的计算 29

2.2.1 等离子体成分的确定 29

2.2.1.1 概论 29

2.2.1.2 理想气体混合物的平衡常数法 31

定义 35

2.2.1.3 关于燃烧前燃料-氧化剂混合物成分的 35

2.2.2 热力学函数的计算 37

2.2.3 燃烧温度的计算 40

2.2.4 电导率的计算 42

2.2.4.1 微弱电离等离子体的电导率 43

2.2.4.2 用平均碰撞截面表示的电导率 44

2.2.4.3 按Frost近似方法计算的电导率 49

2.2.5 粘性和热传导率的计算 51

2.3.1 反应方程式和反应能 55

2.3 关于典型的添加钾种子的燃烧等离子体的数据和工质性能 55

2.3.2 零温焓Hoi 56

2.3.3 电子和重粒子之间动量传输的碰撞截面 57

2.3.4 专用的数值结果 62

2.3.4.1 摩尔百分数，热力学函数，莫理尔图，燃 62

烧温度 62

2.3.4.2 粘性，导热率和普朗特数 73

2.3.4.3 电导率和碰撞频率 76

2.4 边界层的论述 81

2.4.1 从层流到湍流的过渡 82

型 83

2.4.2 湍流气动力学平板流的vx和T的边界层分布 83

2.4.3 贴近壁面的湍流气动力学边界层的“精细结 88

构” 88

2.4.4 壁上剪应力τw的计算 91

2.4.5 壁的热损失的计算 95

2.4.6 各种“亏损厚度”的计算 101

2.4.7 变自由流速度对边界层的影响 102

2.4.8 壁的粗糙度的影响 104

2.4.9 有效电极电压降Ue 106

2.4.10 磁流体动力学效应对边界层的影响 110

第三章 磁流体发电机系统的设计…………………… 113

R．宾德，J．雷德尔 113

3.1 燃烧效率对电输出功率影响的估计 113

3.2 磁流体发电机的数值计算 118

3.2.1 燃烧计算 118

3.2.2 在燃烧室和拉伐尔喷管中膨胀的计算 119

3.2.3 磁流体通道中流动的计算 120

3.2.3.1 方程组的数值解 122

3.2.3.2 积分误差检验和精度 124

3.2.3.3 结果的说明 126

3.3 设计准则和边界条件 135

3.4 发电成本的计算 138

3.4.1 设备费用 139

3.4.1.1 燃烧系统 139

3.4.1.2 磁流体发电机通道 141

3.4.1.3 超导磁体 142

3.4.1.4 逆变器系统 144

3.4.1.5 排气系统 144

3.4.1.6 电厂的厂房和设备 147

3.4.2 总发电成本 148

3.5 设计参数对运行可靠性和发电成本的影响 149

3.5.1 通道扩散度的影响 151

3.5.2 通道中等位面倾斜角的影响 153

3.5.3 通道入口马赫数的影响 155

3.5.4 磁感应强度的影响 155

3.5.5 通道和磁场长度的影响 159

3.6 最低发电成本的设计 159

4.1.1 总述 166

4.1.2 推进剂 166

第四章 技术问题 H．蒙滕布鲁克 166

4.1 燃烧系统 166

4.1.2.1 固体燃料固体氧化剂 167

4.1.2.2 混合系统 169

4.1.2.3 液体燃料-液体氧化剂 170

4.1.2.4 液体-气体和气体-气体系统 173

4.1.2.5 添加种子 173

4.1.3 燃烧器的设计 173

4.1.4 喷管的设计 175

4.1.6 燃烧系统的试验 177

4.1.5 供给系统 177

4.2 磁流体通道 178

4.2.1 工作原理：法拉第、霍耳或斜壁通道 179

4.2.2 设计原则：冷壁、半热壁或热壁通道 180

4.2.3 通道的设计特点 182

4.2.3.1 通道壁的击穿强度 182

4.2.3.2 由加热引起的通道膨胀 183

4.2.3.3 磁流体通道的壁厚 191

4.2.3.4 集流电极问题 195

4.2.3.5 磁流体通道的振动试验 197

4.3 磁流体发电机的磁体 201

4.3.1 条件 201

4.3.2 导体的选择 202

4.3.3 绕组的几何形状和概念 204

4.3.4 铁屏蔽 207

4.3.5 磁场和力的分布 209

4.3.6 设计 214

4.3.7 猝灭性能 216

4.3.8 热损失和致冷系统 218

4.3.9 电系统 219

4.3.10 小结 220

4.4 其他部件 221

4.4.1 扩散段和排气系统 221

4.4.2 逆变器系统 223

第五章 试验研究……………………………………… 226

G．杰克尔，R．福尔克，H．蒙滕布鲁克 226

5.1 试验装置 226

5.1.1 燃烧系统 227

5.1.2 磁流体通道 229

5.1.3 鞍型线圈磁体 232

5.1.4 排气的处理 233

5.1.5 数据的采集 233

5.2 测量方法和问题 234

5.2.1 概述 234

5.2.2 压力 235

5.2.3 气体温度 236

5.2.4 进入通道壁的热流 246

5.2.5 流速 247

5.2.6 电导率 249

5.3 试验结果 251

5.3.1 决定通道入口流动变量数值的参数 252

5.3.1.1 种子比 252

5.3.1.2 氧-燃料比 253

5.3.1.3 燃烧室压力 255

5.3.1.4 燃烧效率 256

5.3.2 通道中的边界层效应 259

5.3.3 没有磁流体动力学相互作用时沿通道的流动参数和电导率的分布 263

5.3.4 有磁流体动力学相互作用时通道中流动参数的分布 267

5.3.5 磁流体发电机的电特性 275

5.3.6 短路效应 283

5.3.7 电极电压降的讨论 288

5.3.8 燃烧效率对发电机性能的影响 295

5.3.9 波动 302

第六章 燃料-氧燃烧磁流体发电机的应用………… 308

R．宾德，H．蒙滕布鲁克 308

6.1 磁流体发电机的特点 308

6.2 发电成本 309

6.2.1 假定 309

6.2.2 设备费用 310

6.2.3 总发电成本 311

6.3 作为备用机组的磁流体发电机 312

6.3.1 关于备用电源的一些评论 312

6.3.2 作短期备用电源的现实可能性 315

6.3.3 以磁流体发电机作备用电源的规定 316

6.4 作核电站的紧急备用电源的磁流体发电机 319

6.5 作等离子体实验电源用的磁流体发电机 320

6.5.1 对大型等离子体实验电源的要求 320

6.5.2 磁流体发电机的适用范围 322

第七章 结束语 324

参考文献 328